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]

Про большие перемещения нашёл, а про автоматическую подрезку нет.

[Graf Kim 217]

10 часов назад, kex1570 сказал:

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

 

Так это вроде не секрет никакой. Книг по усталости столько, что разгружать замучаешься. Ну хотя бы навскидку из популярного и того что находил в электронном виде:

Трощенко В. Т. Прочность металлов при переменных нагрузках

Павлов П. А. Основы инженерных расчётов элементов машин на усталость и длительную прочность

Зарубежная книжка очень популярная:

Forrest P. G. Fatigue of Metals

ГОСТы полезно изучить:

ГОСТ 23.207-78 Сопротивление усталости. Основные термины, определения и обозначения.

ГОСТ 25.504-82 Расчеты и испытания на прочность. Методы расчета характеристик сопротивления усталости

Во многих классических учебниках по сопромату есть раздел по усталости. Тут на память только полагаюсь, но вроде у Беляева, у Александрова и у Феодосьева такое встречалось.

Наконец, ленивый вариант, на майсопромате есть краткий курс. Основное там приведено.

 

10 часов назад, kex1570 сказал:

Что такое большие перемещения и автоматическая подрезка?

Настройка Trim Contact может автоматически обрезать контактные элементы, которые не будут использоваться. Вроде бы алгоритм должен автоматически отключаться при включении больших перемещений, но это не точно. Можно принудительно в off поставить.

[kex1570 2]

29.03.2021 в 00:09, Graf Kim сказал:

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.

@Graf Kim, Извините за такое количество уточняющих вопросов, хотел ещё спросить:

Остаточными напряжениями как раз являются напряжения, которые появились после дорнования, верно? (охлаждение поверхности для создания ОН после сверления я убрал).

Мне необходимо так-же сравнить кол-во циклов с дорнованием и без дорнования. Для этого нужно будет сделать расчёт без solution combination и поставить просто zero based? Или это будет неверно?

[Fedor 1 597]

Цитата

 необходимо так-же сравнить кол-во циклов с дорнованием и без дорнования

Существуют технологии создания остаточных напряжений - цементация , азотирование. Если удается создать на поверхности значимые сжимающие напряжения, то усталостная прочность подрастает. Но надо иметь ввиду, что усталость дело вероятностное, существует значительный разброс при испытаниях для получения кривой Велера, так что такие сравнения очень условны... 

https://dwg.ru/lib/2111   Вот неплохая :)

[Graf Kim 217]

14 часов назад, kex1570 сказал:

Остаточными напряжениями как раз являются напряжения, которые появились после дорнования, верно? (охлаждение поверхности для создания ОН после сверления я убрал).

Остаточные напряжения - это те, которые присутствуют в теле, когда никакой нагрузки на него нет. В вашем случае и напряжения от сверления и напряжения, которые останутся после дорнования - это остаточные напряжения.

 

14 часов назад, kex1570 сказал:

Мне необходимо так-же сравнить кол-во циклов с дорнованием и без дорнования. Для этого нужно будет сделать расчёт без solution combination и поставить просто zero based? Или это будет неверно?

Если нагрузка пульсирующая - да. Вы же убираете тот самый нюанс в виде постоянно действующих остаточных напряжений, который раньше мешал вам использовать простой подход с постоянным коэффициентом асимметрии.

Изменено 31 марта 2021 пользователем Graf Kim

[kex1570 2]

Появился ещё один вопрос, читатели и участники форума, в расчёте fatigue tool при выборе модуля Life он показывает кол-во циклов до чего? Правильно ли понимаю, что до появления трещины? Если это так, то есть ли возможность задать размеры этой трещины?

[soklakov 1 475]

58 минут назад, kex1570 сказал:

Если это так, то есть ли возможность задать размеры этой трещины?

это отдельная история - инструмент Fracture.  задавать трещину можно, только лучше знать зачем. 

[kex1570 2]

1 минуту назад, soklakov сказал:

это отдельная история - инструмент Fracture.  задавать трещину можно, только лучше знать зачем. 

Честно говоря пытаюсь просто понять до какого момента происходит расчёт. Просто до появления трещины? Можно как-то понять каких размеров или нет?

[karachun 2 038]

@kex1570 Число циклов же берется из кривой Веллера. Даже если там считают как-то по хитрому и находят кумулятивное повреждение то это число все равно находится из пересечения кривой Веллера.

А по какой логике она создавалась это вопрос к создателям кривой. Там же обычно испытывают образцы на одноосное растяжения-сжатие и испытывают до разрушения.

 

Так что ни про какие трещины fatigue tool не знает. По крайней мере он не знает больше чем вы сами.

 

Чисто в теории, можно было бы испытывать пластины с отверстиями и для них задать другие критерии для занесения точки на кривую. Не разрушение (я же правильно понимаю - такая пластина даже с трещинами еще будет некоторое время работать, хотя по правилам она уже непригодна к работе) а образование недопустимо больших трещин. Но есть ли такие данные в свободном доступе - маловероятно.

 

Так что это вопрос не к fatigue tool а к вам. Если найдете зависимость размера трещины от напряжения в цикле то потом как-то можно будет это внедрить в расчет. А если не найдете то и говорить не о чем.

[soklakov 1 475]

1 час назад, karachun сказал:

Если найдете зависимость размера трещины от напряжения в цикле то потом как-то можно будет это внедрить в расчет.

а все равно время жизни трещины до разрушения пренебрежимо мало по сравнению с временем зарождения трещины.

3 часа назад, kex1570 сказал:

Честно говоря пытаюсь просто понять до какого момента происходит расчёт.

а он вообще статический. там нет времени

[karachun 2 038]

@soklakov Ну вот, не жили богато - нечего и начинать.

@kex1570 Это вас руководитель заставил трещины измерять?

Изменено 24 апреля 2021 пользователем karachun

[kex1570 2]

13 часов назад, karachun сказал:

@soklakov Ну вот, не жили богато - нечего и начинать.

@kex1570 Это вас руководитель заставил трещины измерять?

Нет, готовлюсь к неудобным вопросам по типу: это количество циклов до чего? Мб до разрушения?

[karachun 2 038]

2 минуты назад, kex1570 сказал:

Мб до разрушения?

Конечно до него. Большего в данную мат. модель и данный метод расчета просто не заложено.

[imt 59]

30.03.2021 в 21:17, Fedor сказал:

Существуют технологии создания остаточных напряжений - цементация , азотирование. Если удается создать на поверхности значимые сжимающие напряжения, то усталостная прочность подрастает.

Да, такое интуитивно понятное объяснение.

Когда создаются конструктивно или технологически напряжения сжатия - напряжения сжатия уходят (в идеальном случае знакопеременные напряжения превращается в пульсирующие), остаются только напряжения сжатия и вероятность появления трещины резко падает.

 

Напряжения растяжения уходят, конечно же

Такие предварительные напряжения (особенно технологические) очень часто значительно превышают предел текучести. А вопрос изменения механических свойств материала при этом как-то обходится стороной.

[imt 59]

В любом справочнике есть картинка нагружения материала за предел упругости (зеленая линия).

И даже где-то поясняется что, при повторном нагружении график пойдет по синей линии.

 

Фактически это означает, что при наклепе или другой пластической деформации (изгибе, штамповке и т.п.) вместо материала Мат_1 появляется Мат_2 с другими механическими свойствами, в т.ч. усталостными.

Лично мне (из общих соображений) очень нравится Мат_3 (серый пунктир)   

 

Вот только не знаю, в реальности все как на самом деле или как-то по-другому ? :)

[imt 59]

Таким образом. получаем несложный и непротиворечивый (пока) способ оценки запасов усталостной прочности на деталях с учетом технологических операций пластического упрочнения.

1. Считаем пластическое упрочнение и понимаем насколько изменились "свойства" материала в этой зоне.

2. Считаем статическую линейную задачу и оцениваем запас усталостной прочности.

Для специальных задач (авиация и т.п.) очень колхозно, но для некоторых задач общего машиностроения более чем.

[soklakov 1 475]

11 часов назад, imt сказал:

Лично мне (из общих соображений) очень нравится Мат_3 (серый пунктир)

это из какого справочника?))

[imt 59]

Это не из справочника, конечно же. :)

Графически нанесены данные, известные о Мат_3, на момент после пластического упрочнения:

1. Предел текучести (вряд ли меньше)

2. Предел прочности (другого нет)

3 Удлинение при разрыве (очень просто наблюдать на практике, что после пластического упрочнения материал становится более хрупким).

[soklakov 1 475]

14 минут назад, imt сказал:

Графически нанесены данные, известные о Мат_3, на момент после пластического упрочнения:

мне припоминается похожая картинка при смене характера нагружения. типа в точке перехода с мат1 на мат3 сменили растяжение на кручение. не оно ли?

[imt 59]

Нет-нет...

Это просто иллюстрация "общих соображений" :)