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.

[karachun 2 038]

Да.

[Fedor 1 628]

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 :)  

[karachun 2 038]

@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?

Изменено 11 февраля 2021 пользователем karachun

[Jesse 979]

этому городу  форуму нужны красивые анимашки..
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..))

Изменено 11 февраля 2021 пользователем Jesse

[karachun 2 038]

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

[Jesse 979]

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

[Fedor 1 628]

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 . :) 

Изменено 11 февраля 2021 пользователем Fedor

[Graf Kim 217]

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. 

[karachun 2 038]

@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.

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.

 

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.

[Fedor 1 628]

Цитата

•  

Опубликовано: 8 часов назад

@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.

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 

[karachun 2 038]

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.

[Fedor 1 628]

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 ... 

[kex1570 2]

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?

[karachun 2 038]

2 минуты назад, kex1570 сказал:

Я что-то ещё забыл включить?

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

Изменено 13 февраля 2021 пользователем karachun

[kex1570 2]

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.

[karachun 2 038]

@kex1570 Поищите на ютубе туториалы и повторяйте все шаги.

Например вот.

или вот

 

или вот

 

 

[karachun 2 038]

@kex1570 Еще попробуйте создать новый проект и настроить там все по новому.

[kex1570 2]

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.

Изменено 15 февраля 2021 пользователем kex1570

[karachun 2 038]

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.

[kex1570 2]

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?