Подбор толщины защитного кожуха для стенда

[forums.sis 46]

Всем привет.

Есть вот такой небольшой стенд. Приблизительная картинка. Чет плохо вставляются картинки. https://ibb.co/Ms353jx

 

 

Рассматривается случай отрыва куска (или кусков) ротора. Масса отлетевших кусков 3 – 3.5 кг, скорость вращения ротора -  18000 RPM.

И возникает вопрос, а не пробьет ли данный кусок защитную оболочку?

Каким способом можно подобрать  толщину листа, необходимую для данного кожуха?

Вариант подробного расчета c использованием Expl Dynamics/LS-Dyna пока не рассматриваю, так как почти полностью отсутствует опыт работы в них.

Может есть какая нормативка или полуэмпирические методики оценки?

Первое что пришло в голову попробовать покопать в эту сторону https://ru.wikipedia.org/wiki/Бронепробиваемость

Буду благодарен, если кто подскажет правильное направление.

 

[AlexKaz 1 825]

10 часов назад, forums.sis сказал:

Чет плохо вставляются картинки.

Ctrl-C - Ctrl-V. Форум автоматически вставит картинку из буфера обмена.

 

10 часов назад, forums.sis сказал:

Каким способом можно подобрать  толщину листа, необходимую для данного кожуха?

Самый простой способ - экспериментальный. Не потому, что расчёт - это дорого. Численный расчёт - это прежде всего неточно из-за отсутствия данных по используемому ВАми материалу.

Вообще же, смотрите в сторону обычных дешёвых заточных станков. Смотрите форму кожуха. Я не про толщину кожуха на этих станках, а на экономический смысл. Как Вы думаете, даже если воткнёте более толстый С-образный кожух, Вы по сравнению с Вашей конструкцией металл не сэкономите? А лично постоянно вижу мощный советские заточный станок типа такого, как ниже, вот там С-образный кожух очень даже толстый. 

Если хотите ещё больше обезопасить зону оператора - ну, комбинируйте подходы.

И да, я в курсе как это - когда подобная фиговина разлетается на куски. Сосед в своё время попал так в больницу на экстренную операцию, после того как подобный заточный диск без кожуха разлетелся на куски...

[forums.sis 46]

 @AlexKaz Это не заточный станок, а картинка в разрезе, стенд весь под кожухом. Неизвестно какой конфигурации роторы в дальнейшем будем крутить на этой установке, так что тут нужна глуха защита.

 

[piden 2 874]

On 2/24/2021 at 5:55 PM, forums.sis said:

правильное направление

Не уверен насчет правильности, но...

...если предположить, что вся кинетическая энергия отлетевшего куска превратиться в энергию деформации кожуха?

 

Задаться материалом с идеальным упруго-пластичным поведением, и моделировать вдавливание обломка в кожух, пока не получим нужное значение энергии деформации. Потом оценить пятно пластичности и достигнутые напряжения на предмет пробъет/не пробъет. Конечно, многое будет зависеть от формы и ориентации обломка. Направление воздействия - по нормали к поверхности кожуха, как наиболее опасное. Разумеется, в такой модели энергия будет тратится и на деформацию тех элементов, которые в реальности бы уже разрушились - но все равно возможно подобрать конструкцию, в которой таких элементов будет немного. Нам нужно не посмотреть картину разрушения, а удостовериться, что до этого дело вообще не дойдет. Вот такое гаражное первое приближение.

 

Думал еще посоветовать использовать ekill для удаления элементов, которые зафейлят критерий по деформации. Последовал традиционный how hard can it be? - нашел скрипт, который делает именно это. Затестил: правда делает. Но даже в 2d все так долго и нудно, что лучше уж в explicit считать или вообще без скрипта обойтись.

 

Скрипт и картинки, как же без них:

Spoiler

 

 

 

 

!Failure strain
fail_strain=2.3e-3
!total number of steps for solve, strain is checked only after each step
steps=500

!Find out the final solution time set in Analysis Settings
*get,TIME_END,common,,stepcm,,real,2
timeinc=TIME_END/steps
time,timeinc
solve

*do,ICOUNT,1,steps-1

!After the solve, go post process strain
  /post1
  set,last

!Limited to Named Selection "killelem"
  cmsel,s,killelem
  etable,MYPLAS,eppl,eqv
  esel,r,etab,MYPLAS,fail_strain,0.5
  *get,ECOUNT,elem,,count

!Create component (Named Selection) of elements that are above failure strain
  cm,MYELEM%ICOUNT%,elem
  finish
allsel

!A restart opens the ANSYS restart database (*.rdb) which is written after the first 
!solve command.  Therefore, all the stuff above does not exist in the rdb.
!Therefore...
!Write out the components to a file so they can be read in for the restart solve
cmwrite,temp%ICOUNT%,cm
!Write out the parameters to a file so they can be read in for the restart solve
parsav

  /solu
!Restart... wipes out all of our post processing data that we just obtained
  antype,,rest

!Read in the parameters
  parres,change

!Read in all components and kill the elements
*do,j,1,ICOUNT
/gopr
   /input,temp%j%,cm
   *GET, exists, COMP, MYELEM%j%, TYPE
   *if,exists,ne,0,then
      cmsel,s,MYELEM%j%
      elist
      ekill,all
   *endif
*enddo


  allsel,all
  time,timeinc*ICOUNT+timeinc
  solve
  finish
*enddo

 

 

 

 

Изменено 25 февраля 2021 пользователем piden

[soklakov 1 476]

7 минут назад, piden сказал:

..если предположить, что вся кинетическая энергия отлетевшего куска превратиться в энергию деформации кожуха?

проектируем мы тут защиту от осколков на цилиндрическом участке ЗВК.

поймали осколок массой 160 грамм. листом стали толщиной 20 мм. при чем от крепления листов и их размера результат не зависит. воздействие вообще далеко не распространяется при такой скорости 890 м/с. критерий разрушения - пластика 20%. 09г2с

как будто вся энергия куска превратилась в деформацию листа защиты.

стали искать решение лучше, чем тупо лист определенной толщины. победили вложенные шевроном уголки, за счет последовательного взаимодействия соседних рядов. но всего на 10 грамм, результат составил 170 г. соблюдалось условие равномассовости систем.

"тупо пластина" побеждает "тупо удобством монтажа". как вы****ться? и уйти от пластин

[piden 2 874]

 

 

14 hours ago, AlexKaz said:

Самый простой способ - экспериментальный.

Ну и как, по-твоему, организовать такой эксперимент? Чем разогнать 3кг до 400м/с и попасть в закрепленную мишень?

Или взять готовый ротор, раскрутить его, взорвать, и потом ловить осколки? Тогда нужен начальный вариант кожуха... который тоже неплохо бы для начала спроектировать.

Круг замкнулся.

[soklakov 1 476]

Только что, piden сказал:

Ну и как, по-твоему, организовать такой эксперимент? Чем разогнать 3кг до 400м/с и попасть в закрепленную мишень?

если проблему можно решить деньгами, то это не проблема, а расходы

1 минуту назад, piden сказал:

Тогда нужен начальный вариант кожуха... который тоже неплохо бы для начала спроектировать.

Круг замкнулся.

итеративное проектирование. начни хоть с чего-то

[piden 2 874]

Just now, soklakov said:

если проблему можно решить деньгами, то это не проблема, а расходы

Удобная мысль, когда не нужно решать проблему "откуда взять денег для решения проблемы".

[soklakov 1 476]

Только что, piden сказал:

Удобная мысль, когда не нужно решать проблему "откуда взять денег для решения проблемы".

пусть каждый решает свою задачу)

[forums.sis 46]

8 минут назад, soklakov сказал:

поймали осколок массой 160 грамм. листом стали толщиной 20 мм. при чем от крепления листов и их размера результат не зависит. воздействие вообще далеко не распространяется при такой скорости 890 м/с. критерий разрушения - пластика 20%. 09г2с

А как ведет себя осколок дальше после столкновения с листом?

[soklakov 1 476]

Только что, forums.sis сказал:

А как ведет себя осколок дальше после столкновения с листом?

завяз.

[forums.sis 46]

Кстати забавно сделано для лопаток в Перми. Там внутри заделано все дубовыми бревнами. И когда отлетает лопатка, она просто втыкается в дерево и застревает там)

Изменено 25 февраля 2021 пользователем forums.sis

[piden 2 874]

15 minutes ago, soklakov said:

как вы****ться? и уйти от пластин

Большую кучу денег навалить - пусть осколки в ней застревают. Зато наглядно получится)

[soklakov 1 476]

7 минут назад, forums.sis сказал:

Там внутри заделано все дубовыми бревнами. И когда отлетает лопатка, она просто втыкается в дерево и застревает там)

вещь экспериментальная, так что застртявшие осколки это интересно)))

[forums.sis 46]

Ладно план мне примерно ясен. Пока что считается тестовое упражнение по explicit.

Сейчас попробую с ekill. 

Ну и пытаюсь найти что-то на англ языке в разделах бронепробиваемости.

Спасибо за советы.

А по повожу вдавливания куска в стенку и отлова энергии деформации, чет мне кажется это будет немного не то.

При идеальной упругой кривой пластичности мы ж упремся просто в сигма 0,2 и все.

[piden 2 874]

10 minutes ago, forums.sis said:

При идеальной упругой кривой пластичности

Это как?

52 minutes ago, piden said:

Задаться материалом с идеальным упруго-пластичным поведением

Это так:

 

[forums.sis 46]

Ну я это и имел в виду. Напряжения смысла оценивать нет наверное. Только энергию, вдавливая кусок до тех пор пока она не сравняется с кинетической энергией летящего куска.

[Graf Kim 217]

1 час назад, soklakov сказал:

если проблему можно решить деньгами, то это не проблема, а расходы

Всё расходы. Но если не думать, расходы очень быстро превышают бюджеты - и это проблема.

[статист 609]

24.02.2021 в 19:55, forums.sis сказал:

Вариант подробного расчета c использованием Expl Dynamics/LS-Dyna пока не рассматриваю, так как почти полностью отсутствует опыт работы в них.

Можно попробовать в Inventor Nastran решить. Он простенький по интерфейсу и в данном случае вполне подойдет:
 

Скрытый текст

 

 

[karachun 2 038]

3 часа назад, piden сказал:

Разумеется, в такой модели энергия будет тратится и на деформацию тех элементов, которые в реальности бы уже разрушились

Так если будет подбираться достаточно толстая стенка то она и пройдет по напряжениям и предельным деформациям.

Здесь же нужно обеспечить надежность и безопасность - можно не скупиться на толщину стенки.

Тогда и делов - постукать пластину в експлисите. Да, с пробитием это звучит страшно но без пробития там никакой магии нет.

Даже легче чем в неявном решателе - не нужно подбирать шаг по времени и заботится о сходимости.