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

[kex1570 2]

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.

[kex1570 2]

@Graf Kim, здравствуйте, но при работе через solution combination, если я создам две нагрузки, то они будут в solution combination объединяться, верно? и обе будут учувствовать в расчёте усталости. А мне нужно, что бы первая нагрузка ушла, оставив от себя лишь остаточные напряжения, и осталась лишь одна. Плюс сюда ещё нужно как-то добавить остаточные напряжения от сверления(которые мы хотели создать нагревом). solution combination для чего нужен тут? и какие нагрузки в нем использовать? Две уже имеющиеся, или это для третьей нагрузки(нагрева)?

Нашёл тут методичку, где на с. 44 описывается настройка solution combination с fatigue, этот вариант подойдет? Если да, то я как-то не правильно всё понял.

mrzupaw.doc

[Graf Kim 217]

19 часов назад, kex1570 сказал:

@Graf Kim, здравствуйте, но при работе через solution combination, если я создам две нагрузки, то они будут в solution combination объединяться, верно? и обе будут учувствовать в расчёте усталости. А мне нужно, что бы первая нагрузка ушла, оставив от себя лишь остаточные напряжения, и осталась лишь одна. Плюс сюда ещё нужно как-то добавить остаточные напряжения от сверления(которые мы хотели создать нагревом). solution combination для чего нужен тут? и какие нагрузки в нем использовать? Две уже имеющиеся, или это для третьей нагрузки(нагрева)?

Нашёл тут методичку, где на с. 44 описывается настройка solution combination с fatigue, этот вариант подойдет? Если да, то я как-то не правильно всё понял.

 

Solution combination комбинирует не нагрузки, а состояния - НДС в каждой точке.

Фактически ваша полная задача должна содержать 4 состояния:

1 Имитация напряжений от сверления. Только температура.

2. Обработка дорном. Температура остаётся, вы протягиваете контактное тело, или даёте эквивалентное давление - по желанию, смотря насколько сильно решите заморачиваться.

3. Суммарные остаточные напряжения после всех обработок. Давление снимается, температура остаётся. Важно. Если всё проделано правильно, это состояние не эквивалентно первому, хотя нагрузки одинаковы.

4. Рабочая нагрузка. Температура всё так же остаётся, прикладывается нагружающая сила.

Состояние 3 - это то, как выглядит тело перед условными "испытаниям", а 4 - под испытательной нагрузкой. Эти два состояния и формируют ваш непропорциональный цикл. Непропорциональный означает в данном контексте, что нет постоянного R для всей детали. Это коэффициент может быть различен для каждой точки.

Solution Combination в обычном режиме служит для линейного или SRSS суммирования состояний, коэффициенты суммирования которых задаются в её настройках - их можно делать любыми - положительными, отрицательными... Для формирования же непропорционального цикла вместе с Fatigue Tool'ом оно должно быть настроено специфическим образом: коэффициенты для каждого состояния должны быть единицей, а тип суммирования - линейный. Ну и само собой указание на шаг с определённым состоянием тоже должно быть.

Вот пример настройки:

 

 

Здесь комбинируются состояния 4 и 5. У каждого коэффициент единица.

Также должен быть специфически настроен Fatigue Tool.

 

 

В комбинации с Solution Combination тип обязательно должен стоять непропорциональный (Non-Proportional), и если у вас вдруг нет кривых для разных R для вашего материала, то обязательно используйте коррекцию средних напряжений цикла. Для стали и алюминия, кроме специфических сплавов, можно использовать теорию Гудмана. Чтобы корректно различать влияние сжимающих и растягивающих средних напряжений цикла, нужно использовать компонент напряжения с учётом знака. В данном случае выбран знаковый Мизес. Опять же, для большинства сталей/алюминиев, без специфических случаев это работает.

[kex1570 2]

52 минуты назад, Graf Kim сказал:

 

Solution combination комбинирует не нагрузки, а состояния - НДС в каждой точке.

Фактически ваша полная задача должна содержать 4 состояния:

1 Имитация напряжений от сверления. Только температура.

2. Обработка дорном. Температура остаётся, вы протягиваете контактное тело, или даёте эквивалентное давление - по желанию, смотря насколько сильно решите заморачиваться.

3. Суммарные остаточные напряжения после всех обработок. Давление снимается, температура остаётся. Важно. Если всё проделано правильно, это состояние не эквивалентно первому, хотя нагрузки одинаковы.

4. Рабочая нагрузка. Температура всё так же остаётся, прикладывается нагружающая сила.

Состояние 3 - это то, как выглядит тело перед условными "испытаниям", а 4 - под испытательной нагрузкой. Эти два состояния и формируют ваш непропорциональный цикл. Непропорциональный означает в данном контексте, что нет постоянного R для всей детали. Это коэффициент может быть различен для каждой точки.

Solution Combination в обычном режиме служит для линейного или SRSS суммирования состояний, коэффициенты суммирования которых задаются в её настройках - их можно делать любыми - положительными, отрицательными... Для формирования же непропорционального цикла вместе с Fatigue Tool'ом оно должно быть настроено специфическим образом: коэффициенты для каждого состояния должны быть единицей, а тип суммирования - линейный. Ну и само собой указание на шаг с определённым состоянием тоже должно быть.

Вот пример настройки:

 

 

Здесь комбинируются состояния 4 и 5. У каждого коэффициент единица.

Также должен быть специфически настроен Fatigue Tool.

 

 

В комбинации с Solution Combination тип обязательно должен стоять непропорциональный (Non-Proportional), и если у вас вдруг нет кривых для разных R для вашего материала, то обязательно используйте коррекцию средних напряжений цикла. Для стали и алюминия, кроме специфических сплавов, можно использовать теорию Гудмана. Чтобы корректно различать влияние сжимающих и растягивающих средних напряжений цикла, нужно использовать компонент напряжения с учётом знака. В данном случае выбран знаковый Мизес. Опять же, для большинства сталей/алюминиев, без специфических случаев это работает.

А нагрев делать как? тоже в Static structural? нагрев всей детали будет или локально? нагрев будет 3-м Static structural'ом?

Изменено 23 февраля 2021 пользователем kex1570

[Graf Kim 217]

Только что, kex1570 сказал:

А нагрев делать как?

Если вы хотите растягивающие напряжения - то не нагрев, а охлаждение.

 

Только что, kex1570 сказал:

тоже в Static structural?

Конечно. А какие ещё варианты?

 

Только что, kex1570 сказал:

нагрев всей детали будет или локально?

Вы это серьёзно? Ну сами задумайтесь на секунду, что будет если вашу деталь равномерно нагреть/остудить.

Напоминаю, что мы решили, что раз мы не знаем, какое поле мы имитируем, то просто пробуем сам эффект. Поэтому для пробы остудите цилиндрическую поверхность отверстия.

[kex1570 2]

@Graf Kim, охлаждение правильно ли делать в самом static structural с помощью thermal condition? У меня он не даёт выбрать геометрию, не понимаю почему. Или добавить ещё один модуль Steady-state thermal?

[kex1570 2]

23.02.2021 в 15:57, Graf Kim сказал:

Фактически ваша полная задача должна содержать 4 состояния:

4 состояния, это 4 модуля static structural? Solution combination не позволяет выполнить расчёт, если нет хотя бы одном модуле нагрузки.

Вот как я сделал:

[Graf Kim 217]

18 минут назад, kex1570 сказал:

Вот как я сделал:

Зачем все 4 состояния в комбинацию пихать? Цикл формируют 2 из них.

[kex1570 2]

2 минуты назад, Graf Kim сказал:

Зачем все 4 состояния в комбинацию пихать? Цикл формируют 2 из них.

Понял, да, там останется 3е и 4е. Как температуру лучше сделать?

[Graf Kim 217]

@kex1570 , смотрите. Аттракцион неслыханной щедрости. Живой пример проекта, где всё сделано как надо.

Более того, все три варианта даны в сравнении.

RS+Fatigue.wbpz

 

44 минуты назад, kex1570 сказал:

Понял, да, там останется 3е и 4е. Как температуру лучше сделать?

Верстак действительно не даёт просто на поверхность кинуть температуру. Сделал именованный набор и на него APDL командой температуру дал.

Изменено 27 февраля 2021 пользователем Graf Kim

[kex1570 2]

@Graf Kim, а почему вы в solution combination берете 2 одинаковых модуля? я думал нужно складывать разные модули... Или так и нужно? значение Time/Freqwuency делает активным модуль только на первой или второй секунде? или это время выключения модуля?(думаю лучше уточнить, чтобы точно понимать)

[Graf Kim 217]

59 минут назад, kex1570 сказал:

@Graf Kim, а почему вы в solution combination берете 2 одинаковых модуля? я думал нужно складывать разные модули... Или так и нужно? значение Time/Freqwuency делает активным модуль только на первой или второй секунде? или это время выключения модуля?(думаю лучше уточнить, чтобы точно понимать)

Вот сейчас было непонятно. 2 одинаковых модуля - это вы про кого?

Значение Time/Freqwuency указывает с какого шага нагружения брать величины для включения в комбинацию.

[kex1570 2]

1 минуту назад, Graf Kim сказал:

Вот сейчас было непонятно. 2 одинаковых модуля - это вы про кого?

Значение Time/Freqwuency указывает с какого шага нагружения брать величины для включения в комбинацию.

DRS+Force, на пример. Понял, он берёт значения из одного модуля, но из разных шагов.

Хотел спросить про температуру: как, собственно понять каким напряжениям соответствует эта температура и как подобрать правильную(нужную)?

[Graf Kim 217]

1 минуту назад, kex1570 сказал:

Хотел спросить про температуру: как, собственно понять каким напряжениям соответствует эта температура и как подобрать правильную(нужную)?

Посмотрите первый шаг нагружения в DRS+Force и DRS+Treat+Force - они одинаковые. Это действие только температуры. Чтобы добиваться нужного поля напряжений (мы не знаем, какое нужное, напомню) следует переходить от нагрева только одного слоя узлов к какому-то распределению температур по телу. А если речь только о том чтобы максимальное значение поменять - варьировать само значение температуры (BF,Temp_Zone,TEMP,0 вместо нуля ставите нужное значение, нулевые напряжения в моём проекте соответствуют 20 градусам, по-умолчанию ANSYS ставит 22), или коэффициент линейного расширения в свойствах материала подкручивайте.

[kex1570 2]

Напишу в эту тему, не хочу новую плодить.

Кто-нибудь сталкивался с тем, что лицензия на Ansys Student, которая выдаётся вроде как на год(Renewable, twelve-month lease.), заканчивалась раньше?

Мб можно её продлить? спасёт ли переустановка? или нужно подчищать следы за собой? Ansys 21-й, последний.

[AlexKaz 1 822]

7 часов назад, kex1570 сказал:

Мб можно её продлить? спасёт ли переустановка?

С офф.сайта качните новую лицензию По крайней мере когда я был студентом, у меня был аналогичный глюк.

[Graf Kim 217]

13 часов назад, kex1570 сказал:

Кто-нибудь сталкивался с тем, что лицензия на Ansys Student, которая выдаётся вроде как на год(Renewable, twelve-month lease.), заканчивалась раньше?

В студенческую версию встроена лицензия, но она не на год с даты скачивания, а на год с даты подготовки диструбутива. В тот момент, когда вы её скачиваете, там может остаться меньший срок.

[kex1570 2]

@Graf Kim, хотел спросить: мы с вами обсуждали то , что тип нагружения Fully reversed не подходит для моей задачи, а для неё подходит zero based. Но в решении у вас в в Fatigue, который стоит в solution combination стоит "Non-proportional". Какой же будет верен в данном случае?

И ещё вопрос: если моя задача изменится и цикл нагружения будет не от нуля до 5000(к примеру), а от -5000 до +5000, то верно ли будет использовать Fully reversed с двумя состояниями соответственно(-5000 и +5000)?

Если что, то пришлось отказаться от охлаждения отверстий, они в расчёте не учитываются. Я обнаружил, что нагрузка была достаточно большой и результаты не улучшались после имитации дорнования как раз из-за этого.

Изменено 28 марта 2021 пользователем kex1570

[kex1570 2]

И ещё хотел спросить у всех: я создал модели дорнов и пластины(в одной сборке) и загрузил их в ansys но почему-то дорны пролетают сквозь отверстия и не оставляют после себя никаких деформаций(скрин). Материалы настроил, для пластины выбрав алюминий, а для дорнов сталь, даже подкрутил характеристики стали, чтобы они были более прочные, относительно алюминия. Перемещение дорнов задал через Displacement, пробовал настроить тип контакта по разному(скрин). Но ни деформации, ни пластики не появляется(скрин). Что я упустил и забыл добавить? общий скрин.

[Graf Kim 217]

38 минут назад, kex1570 сказал:

@Graf Kim, хотел спросить: мы с вами обсуждали то , что тип нагружения Fully reversed не подходит для моей задачи, а для неё подходит zero based. Но в решении у вас в в Fatigue, который стоит в solution combination стоит "Non-proportional". Какой же будет верен в данном случае?

 

Не знаю, почему вы так решили. Я нигде не говорил, что вам подходит zero-based. Наоборот, я говорил, что нужно использовать непропорциональную комбинацию. Я в который раз повторяю: когда у вас есть цикл, сформированный гармонически изменяющимися нагрузками (всё равно, отнулевыми, или симметричными) на фоне неизменяющихся остаточных напряжений, у вас нет и не может быть постоянного коэффициента асимметрии цикла по всему объёму детали. А отнулевой и симметричный циклы - это циклы с постоянным коэффициентом асимметрии: в одном случае 0, в другом -1.

Прошу вас, разберитесь, ну хотя бы аналитически, по учебнику для балочки нагруженной переменным (симметричным, или пульсирующим-отнулевым) моментом, действующим на фоне постоянно действующей силы растяжения. Я не хочу повторять несколько раз одно и то же.

 

47 минут назад, kex1570 сказал:

И ещё вопрос: если моя задача изменится и цикл нагружения будет не от нуля до 5000(к примеру), а от -5000 до +5000, то верно ли будет использовать Fully reversed с двумя состояниями соответственно(-5000 и +5000)?

 

Поэтому правильный ответ на этот вопрос - комбинация останется такой же, с вычислением непропорционального цикла в каждой точке. Только для комбинации вы уже возьмёте шаг нагрузки, где на фоне остаточных напряжений действует -5000 и шаг, где на фоне остаточных действует +5000. И вы должны понимать, почему это не одно и то же, но с разным знаком.

 

17 минут назад, kex1570 сказал:

И ещё хотел спросить у всех: я создал модели дорнов и пластины(в одной сборке) и загрузил их в ansys но почему-то дорны пролетают сквозь отверстия и не оставляют после себя никаких деформаций(скрин). Материалы настроил, для пластины выбрав алюминий, а для дорнов сталь, даже подкрутил характеристики стали, чтобы они были более прочные, относительно алюминия. Перемещение дорнов задал через Displacement, пробовал настроить тип контакта по разному(скрин). Но ни деформации, ни пластики не появляется(скрин). Что я упустил и забыл добавить? общий скрин.

 

Судя по вашему графику решения, у вас в t=0,2, дорны ещё не в контакте с пластиной, а при t=0,4 они уже пролетели её. Нужно чтобы шаги по времени поймали момент вхождения в контакт ваших тел. Можно добиться вручную, подстроив начальное положение дорнов поближе к пластине, и по варьировав шагами, а можно использовать настройки контроля временного шага в контакте. Кроме того, убедитесь, что у вас включены большие перемещения. Убедитесь, что автоматическая подрезка не обрезала контактные элементы. Это первое, что приходит на ум проверить.

[kex1570 2]

5 минут назад, Graf Kim сказал:

по учебнику для балочки нагруженной переменным (симметричным, или пульсирующим-отнулевым) моментом

Не приходит в голову случайно ничего из литературы на эту тему? Я был бы рад разобраться)

 

6 минут назад, Graf Kim сказал:

Кроме того, убедитесь, что у вас включены большие перемещения. Убедитесь, что автоматическая подрезка

Что такое большие перемещения и автоматическая подрезка?