Jump to content

Остаточные напряжения в детали, упрочнение детали и моделирование усталостных напряжений.


Recommended Posts

kex1570

В детали с отверстиями, (их может быть меньше, это просто пробная) после сверления имеются остаточные напряжения, нужно эти напряжения уменьшить, на пример дорнованием. Смоделировать усталостную нагрузку(fatigue) до упрочнения и после упрочнения.

Я смог провести расчёты усталости, смоделировал дорнование, задав давление, но обнаружил, что остаточных напряжений после сверления нет, так-как нет моделирования сверления и напряжения уменьшить не получается. Деформации от создания давления так-же не остаётся.

Видео total deformation

Видео Equivalent Elastic Strain

Ссылка на проект

Это уже обсуждалось тут

Забыл написать, материал предполагаю использовать алюминий, сейчас использовал сталь, как на тестовой детали. Если это критично, то скажите, буду осваивать добавление материала, пока это делать не научился.

Я думаю что с начала нужно смоделировать сверление отверстий в данной теме, собственно, вопрос, как это можно сделать? Чтобы остаточные напряжения появились. И после этого посмотреть как будет воздействовать моделирование дорнования с остаточными напряжениями. Сейчас получилось так, что моделирование дорнования появляется и пропадает, что видно в видео "Видео Equivalent Elastic Strain", прикреплённом выше.

Link to post
Share on other sites


UnPinned posts
Graf Kim

Вы тут добавили пожелание учесть остаточные напряжения от сверления. А у вас есть какое-то представление об их характере? Величина? Направление? Глубина локализации?

 

Этот момент как раз очень сложно смоделировать.

Link to post
Share on other sites
Jesse
19 часов назад, kex1570 сказал:

Забыл написать, материал предполагаю использовать алюминий, сейчас использовал сталь, как на тестовой детали. Если это критично, то скажите, буду осваивать добавление материала, пока это делать не научился.

эх, мне б ваши амбиции: не уметь добавлять материал, но иметь намерения решить сложнейшую задачу в плане пластики, ещё и смерть элементов я так понимаю (сверление)..:smile:

  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites
karachun

Offtop: "Цікаві досліди проводять студіози".

 

Ну а по теме.

Но если без сверления (например после сверления деталь отпустили, если для люминия это возможно) то даже с моделированием дорнирования там не будет ничего страшного. Не страшнее чем тележка у @Arteg.

 

Самое главное что автор не указал - это ссылку на дипломную работу на базе которой он и считает свою задачу. Там все это уже проделано.

 

Достаточно занимательное чтиво.
https://yadi.sk/i/jUnFhHPEL6rwHA

https://drive.google.com/file/d/1htgoPIyxRKch3eRpkwFwXjlatgl_h3LP/view?usp=sharing

 

19 часов назад, kex1570 сказал:

Я думаю что с начала нужно

Для начала разберитесь как делать красивую регулярную сетку из гексаэдров, как в кандидацкой, а не вот то что у вас.

Хотя бы вокруг отверстий.

 

Image 1.png

Edited by karachun
Link to post
Share on other sites
Jesse
29 минут назад, karachun сказал:

то даже с моделированием дорнирования там не будет ничего страшного.

да, как минимум можно вырезать кусок вокруг отверстия и решать 2Д задачу с осесимметрией. А сверление.. Ну хз, я бы посмотрел гифки.. после нескольких дней расчёта. без гарантии правдоподобности результатов естессно:pardon:, ибо там столько явлений скопом: пластика, нагрев, смерть элементов, динамика.. Хотя в ютюбе, вон, полно анимашек пробивания пулей препятствий, чаше в абакусе сделанное попадалось
Вот кстати из свежего: сверление в абакусе

 

Link to post
Share on other sites
Graf Kim
1 час назад, Jesse сказал:

Вот кстати из свежего: сверление в абакусе

Судя по видео - фрезерование. Для ОН разница есть.

Link to post
Share on other sites
kex1570
Только что, Graf Kim

Вы тут добавили пожелание учесть остаточные напряжения от сверления. А у вас есть какое-то представление об их характере? Величина? Направление? Глубина локализации?

 

Этот момент как раз очень сложно смоделировать.

Пока нет, хотел узнать как реализовать добавление хотя-бы простых напряжений, а потом уже подробнее разобраться с характеристиками моих напряжений.

Link to post
Share on other sites
kex1570
Только что, Jesse
19 часов назад, kex1570 сказал:

Забыл написать, материал предполагаю использовать алюминий, сейчас использовал сталь, как на тестовой детали. Если это критично, то скажите, буду осваивать добавление материала, пока это делать не научился.

эх, мне б ваши амбиции: не уметь добавлять материал, но иметь намерения решить сложнейшую задачу в плане пластики, ещё и смерть элементов я так понимаю (сверление)..:smile:

Смерть элементав для меня не обязательна, достаточно лишь "добавления" ОН в имеющуюся деталь.

Link to post
Share on other sites
AlexKaz
10.02.2021 в 01:22, kex1570 сказал:

как это можно сделать?

Никак. Ещё точнее - бессмысленное занятие. Ещё точнее - результат того не стоит. Люди десятками лимонов пилят бабло на исследовании ОН ансисами-неансисами и всё в пустую. Чем им платить, лучше реальные железяки пилить, сверлить и замерять. Быстрее, дешевле и результат гарантирован.

10.02.2021 в 01:22, kex1570 сказал:

Смоделировать усталостную нагрузку(fatigue) до упрочнения и после упрочнения.

А вот эта штука интересна. Не с точки зрения моделирования, а с точки зрения реальности. Вчера тут выяснилось, что не все ОН одинаково полезны - обработали реальный образ, загнав в поверхность ОН - так эта то ли пластина, то ли стержень в усталости на изгиб обломилась раньше, чем образец без ОН. Так что практика - критерий истины. Хотя по всем прикидкам должен быть обратный эффект.

Это о полезности ППД.

 

Edited by AlexKaz
Link to post
Share on other sites
kex1570
4 минуты назад, AlexKaz сказал:

Никак. Ещё точнее - бессмысленное занятие. Ещё точнее - результат того не стоит. Люди десятками лимонов пилят бабло на исследовании ОН ансисами-неансисами и всё в пустую. Чем им платить, лучше реальные железяки пилить, сверлить и замерять. Быстрее, дешевле и результат гарантирован.

В диссертации, которую упомянул @karachun, которую отправил мне преподаватель описывается процесс моделирования дорнирования(с.81), но правдоподопность его у меня сразу вызвала подозрения.

Link to post
Share on other sites
AlexKaz

Хотя вот вспомнилось: на одном из русских профильных каналов ютуба в сети есть ролик по сверлению в ls-dyna. Если грамотно подобрать предел текучести и разрушения материала заготовки - то ОН появляются. Только есть большое НО: с реальностью оно может не биться, поэтому обязательна верификация и подгонка коэффициентов под реальность.

Link to post
Share on other sites
kex1570
20 минут назад, AlexKaz сказал:

Хотя вот вспомнилось: на одном из русских профильных каналов ютуба в сети есть ролик по сверлению в ls-dyna. Если грамотно подобрать предел текучести и разрушения материала заготовки - то ОН появляются. Только есть большое НО: с реальностью оно может не биться, поэтому обязательна верификация и подгонка коэффициентов под реальность.

А добавить остаточные напряжения вблизи отверстий тоже не представляется возможным?

Link to post
Share on other sites
AlexKaz

Без проблем при условии, что НДС будет согласовано с полем внесённых остаточных напряжений. Можете на эту тему глянуть пункт 2.5 и поразмыслить 

https://www.researchgate.net/publication/346595579_Dynamics_of_powered_electrical_engine_for_river_vessel

Edited by AlexKaz
Link to post
Share on other sites
ДОБРЯК

Хорошая ссылка

Цитата

В случае,  когда матрица [K] не является положительно определённой, или необходимо определить собственные частоты, расположенные выше нулевых собственных частот ,  используются “сдвиги” ([5], стр. 318). “Сдвиг” на величину ρ выполняется путём вычисления новой матрицы
 [ ^ K]=[K]+ρ[M], (2.46)
что позволяет перейти к новой задаче на собственные значения 
 [ ^ K]{ψ}=μ[M]{ψ}, (2.47)
где
λi=μi−ρ, δi=ψi. (2.48) 

Этот вопрос обсуждали на форуме. Как определить собственные частоты для незакрепленной конструкции.

Link to post
Share on other sites
karachun

Все работает. Есть восьмушка (с тремя плоскостями симметрии) пластины с дыркой.

Длинна полной пластины 800 мм, ширина 400 мм. толщина 20 мм, диаметр дырки - 60 мм.

На верхний торец приложено давление 50 МПа - это будет циклическая нагрузка. Материал - взял тот же алюминий что мы использовали когда гнули трубу имени @Arteg. Упрочнение материала - кинематическое.

 

Воздействие дорна смоделировал давлением в 250 МПа на цилиндрическую поверхность.

1.png

 

Вот НДС от действия циклической нагрузки до дорнирования.

2.png

 

Вот НДС во время дорнирования - при максимальном давлении на цилиндрической поверхности.

3.png

 

Вот НДС после снятия давления на цилиндрической поверхности.

4.png

 

Вот НДС после приложения нагрузки на торец пластины.

5.png

 

Как видно НДС на второй и последней картинках разные.

Теперь надо бы провести анализ усталости, на основе этих результатов. И учесть то что для элементов вокруг отверстия цикл нагружения стал асимметричным. Но проверять это я конечно же не буду.

У меня нет встроенного в Femap модуля Fatigue а покупать winLIFE или SDC Verifier я не планирую.

Так что на этом остановлюсь.

Edited by karachun
  • Нравится 4
Link to post
Share on other sites
kex1570
7 минут назад, karachun сказал:

 

 

3.png

 

Вот НДС после снятия давления на цилиндрической поверхности.

 

 

Когда я у себя сделал и снял нагрузку  то у меня не было напряжений после дорнирования. Как расшифровывается НДС?

В вашем случае, как я понимаю, тоже нет ОН вокруг отверстий?

 

Link to post
Share on other sites
karachun

@kex1570 Вы не ту картинку выбрали.

Вот НДС после снятия нагрузки. Т.е. сейчас никаких внешних нагрузок в модели нет. А остаточные напряжения есть.

4.png

 

Я вам уже много раз говорил что чтобы такое получить нужно включить пластику, задать кривую напряжений-деформаций в свойствах материала и приложить достаточное давление чтобы пластика возникла. Сколько раз я еще должен эту мантру повторять? Вы вообще читаете что вам пишут или нет?

 

6 минут назад, kex1570 сказал:

Как расшифровывается НДС?

https://ru.wikipedia.org/wiki/НДС_(значения)

Выбирайте что вам больше нравится.

Link to post
Share on other sites
kex1570
11 минут назад, karachun сказал:

@kex1570 Вы не ту картинку выбрали.

Вот НДС после снятия нагрузки. Т.е. сейчас никаких внешних нагрузок в модели нет. А остаточные напряжения есть.

4.png

 

Я вам уже много раз говорил что чтобы такое получить нужно включить пластику, задать кривую напряжений-деформаций в свойствах материала и приложить достаточное давление чтобы пластика возникла. Сколько раз я еще должен эту мантру повторять? Вы вообще читаете что вам пишут или нет?

 

https://ru.wikipedia.org/wiki/НДС_(значения)

Выбирайте что вам больше нравится.

Понятно, спасибо

Link to post
Share on other sites
karachun

@kex1570 Вот, в этом сообщении как раз показано по шагам как надо настраивать нелинейный материал в Ансисе.

https://cccp3d.ru/topic/117914-ansys-wb-nonlinear-vs-эксперимент/?do=findComment&comment=1144170

Link to post
Share on other sites
Fedor
Цитата

Вот НДС после снятия давления на цилиндрической поверхности.

 У стали модуль больше чем у дюраля, так что можно просто принять что там было тонкое кольцо радиус которого увеличился и в нем возникли напряжения больше упругих. Потом разгрузили по упругой ветви и получим остаточные деформации в кольце так как оно останется больше чем было вначале... Легко на логарифмической линейке прикинуть что произойдет :)  

  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites
karachun

@Fedor Да, несложно и методику найти. Например здесь, на стр. 80. Можно представить эту пластину как трубу с огромной толщиной стенки.

https://cae-club.ru/sites/default/files/commentsfiles/16_prakticheskie_raschety_na_prochnost_konstruktivnyh_elementov_chast_1.pdf

А как потом совместить остаточные напряжения с НДС от циклической нагрузки? Тупо методом суперпозиции? Сложить напряжения по компонентам в критических точках?

Edited by karachun
Link to post
Share on other sites
Jesse

этому городу  форуму нужны красивые анимашки..:smile:
сталь 08Х. внутр диаметр 70. Снял 0,25мм..)
Дорну условно назначил модуль в 10 раз больше стали (интересно что в нём большие напряги появляются, даже в варианте расчёта где модуль дорна 100хЕст)
Остаточные напряги пока получились только в углах.. ещё поколдую над расчётом..))

дорн1.gif

1.jpg

Edited by Jesse
Link to post
Share on other sites
karachun

Пока что-то странное на анимации происходит. Может сделать трубку короче но толще?

Link to post
Share on other sites
Jesse
2 часа назад, karachun сказал:

Пока что-то странное на анимации происходит. Может сделать трубку короче но толще?

в конце красное это видать какой-то глюк анимации в солиде..)) прост со второго раза получилось практически сразу))
По-другому ща пробовал делать - большие проблемы со сходимостью, когда у дорна большая конусность или в начале когда он напирается на этот острый угол. 
Короче, чтоб нормально считалось надо подгонять модель (скругления и т.д.) + чтоб более менее физичные условия задачи были, а не как я от балды придумал:pardon:

Link to post
Share on other sites
Fedor
Цитата

А как потом совместить остаточные напряжения с НДС от циклической нагрузки? Тупо методом суперпозиции? Сложить напряжения по компонентам в критических точках?

Усталость всегда в упругой зоне и заметно меньше чем St если это не малоцикловая. Так что суперпозицию вполне можно и нужно использовать в силу линейности упругих задач . :) 

Edited by Fedor
  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites
Graf Kim

Со второй частью задачи проблем не возникает, @karachun показал как это реализовать. А вот учёт всех трёх компонент (остаточные от сверления, остаточные от дорна, рабочая нагрузка) вызывает вопросы. Причём основной вопрос в том, как выглядит поле ОН после сверления. Я не нашёл однозначного мнения на этот счёт. Пишут, что в зависимости от режима, остроты инструмента и соотношения твёрдостей материала и инструмента можно получить как околонулевые, так положительные и даже отрицательные напряжения.

Поле ОН в принципе имитируют. Зачастую не вполне честно, а при помощи нагрева/охлаждения нескольких слоёв элементов, но даже чтобы такую методику применить неплохо бы понять, какое именно поле мы пытаемся воссоздать. Сначала, так сказать, определиться с целью, и уже потом думать, как её достичь.

Затем, неплохо бы выяснить, о каких натягах речь. А то может статься, что мы говорим не о наведении поля остаточных напряжений дорном, а небольшой модификации поверхности, свойства которой в усталости, как правило, учитываются коэффициентами. 

  • Нравится 2
Link to post
Share on other sites
karachun

@Fedor Ну и если даже без расчетов прикинуть (посмотрел я методику по своей ссылке - там остаточных напряжений нет) то при растяжении/сжатии пластины с отверстием получаем опасную точку с большими нормальными напряжениями.

Image 1.png

При автофретировании или дорнировании получаем сжимающие окружные напряжения на внутреннем радиусе. В опасной точке у них то же направление что и у нормальных напряжений. Остальные компоненты напряжений незначительны, ими пренебрегаем.

Image 2.png

 

Получается что они вычитаются. Получается что в опасной точке будет несимметричный цикл, смещенный к сжатию а это лучше для долговечности чем симметричный цикл с растяжением-сжатием.

Link to post
Share on other sites
Fedor
Цитата

@Fedor Ну и если даже без расчетов прикинуть (посмотрел я методику по своей ссылке - там остаточных напряжений нет) то при растяжении/сжатии пластины с отверстием получаем опасную точку с большими нормальными напряжениями.

Image 1.png

При автофретировании или дорнировании получаем сжимающие окружные напряжения на внутреннем радиусе

Я сначала тоже так думал, а потом задал себе вопрос - что произойдет с диаметром отверстия. Получил ответ - увеличится. Тогда по логике и деформации будут растяжения. 

Концентрация конечно будет при растяжении можно по Петерсону оценить  там вроде было для группы 

Link to post
Share on other sites
karachun
29 минут назад, Fedor сказал:

Я сначала тоже так думал, а потом задал себе вопрос - что произойдет с диаметром отверстия. Получил ответ - увеличится.

Но внешние слои материала действуют на внутренние и материал сжимается.

Даже если, например, запрессовать в отверстие кольцо с натягом то диаметр отверстия тоже увеличится но кольцо будет сжатым.

 

Собственно в моем расчете так получилось что амплитуды нормальных и кольцевых напряжений близки, порядка 150 МПа и при нагружении кольца с РН рабочей нагрузкой эквивалентные напряжения вообще околонулевые - 12 МПа.

Link to post
Share on other sites
Fedor
Цитата

диаметр отверстия тоже увеличится но кольцо будет сжатым

Сжатым в направлении радиуса и растянутым в касательном направлении ... 

1 минуту назад, Fedor сказал:

Сжатым в направлении радиуса и растянутым в касательном направлении ... 

Цитата

Но внешние слои материала действуют на внутренние и материал сжимается

Но не настолько чтобы диаметр уменьшился ... 

Link to post
Share on other sites
kex1570
11.02.2021 в 14:11, karachun сказал:

@kex1570 Вот, в этом сообщении как раз показано по шагам как надо настраивать нелинейный материал в Ансисе.

https://cccp3d.ru/topic/117914-ansys-wb-nonlinear-vs-эксперимент/?do=findComment&comment=1144170

Я добавил данный график в материал, но на расчёт это не влияет. Всё осталось как было. Я что-то ещё забыл включить?

Link to post
Share on other sites
karachun
2 минуты назад, kex1570 сказал:

Я что-то ещё забыл включить?

Да, определенно. Если расчет не работает как нужно значит что-то настроено неправильно.

Edited by karachun
Link to post
Share on other sites
kex1570
1 минуту назад, karachun сказал:

Да, определенно. Если расчет не работает как нужно значит что-то настроено неправильно.

Проверил по той теме, не пойму пока что не так... Деформация появляется, затем после снятия нагрузки пропадает. Напряжения появляются и пропадают, как раньше.

Link to post
Share on other sites
karachun

@kex1570 Поищите на ютубе туториалы и повторяйте все шаги.

Например вот.

или вот

 

или вот

 

 

Link to post
Share on other sites
kex1570

Перепробовал создать и один проект и два проекта, не понимаю как заставить ANSYS посчитать с начала давление, а потом циклическую нагрузку, такое ощущение, что он не умеет считать циклически уже нагруженную ранее деталь. Давление считается, но вот на циклической нагрузке(модуле fatigue) это никак не отражается, ни в лучшую сторону, ни в худшую(по параметрам). Кто-нибудь может подсказать как это настроить и возможно ли вообще это? могу отправить проекты или сделать по примеру. Я пробовал посчитать как в одном модуле, изменяя время действия нагрузки, так и в разных модулях соединяя их и перенося solution в setup.

11.02.2021 в 23:34, Graf Kim сказал:

Со второй частью задачи проблем не возникает, @karachun показал как это реализовать. А вот учёт всех трёх компонент (остаточные от сверления, остаточные от дорна, рабочая нагрузка) вызывает вопросы. Причём основной вопрос в том, как выглядит поле ОН после сверления. Я не нашёл однозначного мнения на этот счёт. Пишут, что в зависимости от режима, остроты инструмента и соотношения твёрдостей материала и инструмента можно получить как околонулевые, так положительные и даже отрицательные напряжения.

Поле ОН в принципе имитируют. Зачастую не вполне честно, а при помощи нагрева/охлаждения нескольких слоёв элементов, но даже чтобы такую методику применить неплохо бы понять, какое именно поле мы пытаемся воссоздать. Сначала, так сказать, определиться с целью, и уже потом думать, как её достичь.

Затем, неплохо бы выяснить, о каких натягах речь. А то может статься, что мы говорим не о наведении поля остаточных напряжений дорном, а небольшой модификации поверхности, свойства которой в усталости, как правило, учитываются коэффициентами. 

Честно говоря, не знаю какие напряжения должны оставаться после сверления. Я тут подумал, что было бы неплохо с начала реализовать вторую часть задачи, чтобы увидеть, что первая нагрузка(давление) влияет как-то на результат в циклическом расчёте.

Edited by kex1570
Link to post
Share on other sites
karachun
8 минут назад, kex1570 сказал:

Давление считается, но вот на циклической нагрузке(модуле fatigue) это никак не отражается, ни в лучшую сторону, ни в худшую(по параметрам).

Так, давайте для начала без усталости. Вам удалось получить остаточные деформации и напряжения? Вам удалось на втором шаге получить разницу в НДС, пока без циклов? Вот примерно как на моих картинках?

 

Теперь по фатигу. Чисто предположение.

 

Смотрите - после снятия давления у вас задача линейная - размах напряжения в обоих случаях будет одинаков но после дорнирования цикл нагрузки-разгрузки будет несимметричным - будет меньше растягивающих напряжений и больше сжимающих. Средние напряжения будут не нулевыми.
 

Если вы у себя в настройках fatigue никак это не учли (может там модель нужна особая или нужно ввести коэффициенты для ассиметричных циклов) то никакой разницы в колличестве циклов и не будет.

Link to post
Share on other sites
kex1570
14 часов назад, karachun сказал:

Так, давайте для начала без усталости. Вам удалось получить остаточные деформации и напряжения? Вам удалось на втором шаге получить разницу в НДС, пока без циклов? Вот примерно как на моих картинках?

 

Теперь по фатигу. Чисто предположение.

 

Смотрите - после снятия давления у вас задача линейная - размах напряжения в обоих случаях будет одинаков но после дорнирования цикл нагрузки-разгрузки будет несимметричным - будет меньше растягивающих напряжений и больше сжимающих. Средние напряжения будут не нулевыми.
 

 

Вчера ночью начал смотреть без fatigue, но при расчете выдавались ошибки. Сегодня буду разбираться. Я правильно понимаю, что используя данные из поста, который вы отправили, где описана настройка мультилинейной деформации, нужно дать давление внутри отверсия не меньше 280 Мпа, чтобы началась пластика?

 

Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

  • Recently Browsing   1 member

    • kex1570


×
×
  • Create New...