Расчет нагрузки ролика на плоскость

[kaktus770 2]

Доброго времени суток! Возникла нужда расчитать нагрузку от стального ролика на латунную пластину. Сам я не настолько в теме, и был бы признателен за помощь. 
Если я правильно понимаю, контакт ролика и пластины представляет из себя линию. Следовательно при увеличении плотности сетки значение коэффициента запаса прочности уменьшается, и по идее будет уменьшаться, пока сетка не будет сопоставима с линией контакта. 
Но Солид начинает падать задолго до такой плотности :) Здравый смысл подсказывает мне, что для таких ситуаций есть приемлемое значение плотности сетки. И как вообще ведется подобный расчет? 
Пы.Сы. Просьба не пинать за возможно глупый вопрос :)

[DrWatson 128]

https://en.wikipedia.org/wiki/Contact_mechanics

[AlexArt 277]

@kaktus770 , во-первых, в 2D решайте.

Во-вторых, напряжения в зависимости от плотности все равно стремятся к определенному насыщению. Вот если тупо делать - стройте график, находите асимптоту.

Линии нет. Есть пятно. В данном случае - площадь прямоугольная в случае бесконечной пластины и ролика.

[kaktus770 2]

Спасибо! А если воздействие конического ролика посчитать надо - 2D упрощение не прокатит, как я понимаю?

[статист 608]

3 минуты назад, kaktus770 сказал:

Спасибо! А если воздействие конического ролика посчитать надо - 2D упрощение не прокатит, как я понимаю?

Осесимметрия тогда.

[kaktus770 2]

5 минут назад, статист сказал:

Осесимметрия тогда

Если не затруднит, поподробнее для профана :)

У меня задача подобрать приемлемые параметры конического ролика (диаметры и длину) для различных нагрузок. Как бы это попроще сделать?

[AlexArt 277]

@kaktus770 , хм, я вот читаю:

Цитата

их часто применяют в условиях одновременного воздействия радиальных и осевых усилий.

Терзают смутные сомнения, что придется моделить полностью.

В общем опишите схемы нагружения.

Хотя, в некотором приближении все же в 2D можно, если полагать, что в какой-то момент на один цилиндр идет вся нагрузка.

Это про радиальную нагрузку я говорю. Остальную пересчитать на остальные.

[статист 608]

16 минут назад, kaktus770 сказал:

Если не затруднит, поподробнее для профана :)

https://help.solidworks.com/2018/English/SolidWorks/cworks/c_Axisymmetric.htm

Выбираете 2d упрощение в статическом анализе и axisymmetric.

Но я с конусом контакт никогда не пробовал. Solid может и полететь. В любом случае лучше использовать формулировку узел к поверхности http://help.solidworks.com/2016/english/SolidWorks/cworks/c_Node_to_Surface_Contact.htm?id=424a4f1a240941cabe56591435e637a2#Pg0

Завтра на работе могу прогнать, посмотреть. Самому интересно.

 

9 минут назад, AlexArt сказал:

@kaktus770 , хм, я вот читаю:

Терзают смутные сомнения, что придется моделить полностью.

ТС вроде про такое не говорил?

Изменено 1 апреля 2021 пользователем статист

[AlexArt 277]

@статист , мне тоже интересно, как это вы сделаете. Тоже не понимаю как и ТС причем здесь осисимметричная постановка. Возможно мы имеем в виду разные подшипники?

А дошло: как бы переходим в систему координат ролика. А нагрузку пересчитываем. Туплю. Зря сюда вечером приперся. )

[статист 608]

2 минуты назад, AlexArt сказал:

@статист , мне тоже интересно, как это вы сделаете. Тоже не понимаю как и ТС причем здесь осисимметричная постановка. Возможно мы имеем в виду разные подшипники?

Прошу прощения.  Я бегло взглянул на тему и подумал здесь разговор об инденторе. @kaktus770

@AlexArt прав. С коническими подшипниками здесь только 3d модель

[AlexArt 277]

Угу, я там смотрю и ролики тоже конические и под углом. Если в 2D и переходить, то походу слишком сильно упрощать придется.

[статист 608]

можно попробовать вырезать будет двумя плоскостями, проходящими через ось участок вокруг ролика и так смоделировать. А на эти плоскости наложить условие ролик-ползун.  Это заметно упростит задачу.

Изменено 1 апреля 2021 пользователем статист

[kaktus770 2]

Планируется ролики использовать в роли кулачков зажимных

Рука дрогнула :)

 

[karachun 2 038]

@kaktus770 Открываете любой учебник по сопротивлению материалов, например Писаренко, и ищите там раздел по контактным задачам (может называться задачей Герца). Это будет намного быстрее и точнее чем солид.

Потом, как в посчитаете по аналитике то можно будет начать экспериментировать с солидом.

 

 

3 часа назад, kaktus770 сказал:

Но Солид начинает падать задолго до такой плотности :) Здравый смысл подсказывает мне, что для таких ситуаций есть приемлемое значение плотности сетки.

Смотрите, контактные давления распределяются по ширине площадки по некоторому закону. Чтобы это распределение давлений разрешить сеткой нужно, отталкиваться от 6-10 элементов на ширину контактной площадки. Это не истинна последней инстанции - нужно будет помельчить сетку и посмотреть как меняются напряжения. И эта сетка должна быть такой мелкой только в зоне контакта, на некотором расстоянии можно сделать ее побольше.

[Jesse 958]

14 часов назад, kaktus770 сказал:

Если не затруднит, поподробнее для профана :)

У меня задача подобрать приемлемые параметры конического ролика (диаметры и длину) для различных нагрузок. Как бы это попроще сделать?

да, 2Д постановкой тут никак не выкрутиться, но можно и нужно использовать граничное условие симметрии (половина тут точно будет). При этом задача станет посчитается в разы быстрее + автоматически решится вопрос с закреплениями по одной из осей.
http://help.solidworks.com/2019/russian/SolidWorks/cworks/c_Symmetry.htm?verRedirect=1

Скидывайте геометрию, нагрузки чё там у вас. Вам всё покажут расскажут, да и решат целиком..)

[kaktus770 2]

1 час назад, Jesse сказал:

метрию, нагрузки чё там у вас

https://dropmefiles.com.ua/ru/UcW2hG5

Сделал вариант для вычислений. Типа сепаратор для того, чтобы ролик не уезжал в процессе :) Сила 100-200 кг. 

 

Сильно не пугайтесь - я не настоящий сварщик :)

 

В сборе примерно такое планируется: https://dropmefiles.com.ua/ru/MQ3Le

[статист 608]

2 часа назад, kaktus770 сказал:

Сильно не пугайтесь - я не настоящий сварщик :)

а в степ формате сборку можете сбросить? Ругается, что будущая версия.

[kaktus770 2]

1 час назад, статист сказал:

а в степ формате сборку можете сбросить?

Конечно :)  https://dropmefiles.com.ua/ru/NcSYKVkZa

[Jesse 958]

7 часов назад, kaktus770 сказал:

Конечно :)  https://dropmefiles.com.ua/ru/NcSYKVkZa

решил под ночь глянуть какую геометрию вы там накидали , ну и набросать своё решение, которое, уверен, многие запинают..

По идее если

 

01.04.2021 в 21:22, kaktus770 сказал:

Планируется ролики использовать в роли кулачков зажимных

то  нагрузки должны быть симметричны, и можно исп-ть циклическую симметрию.. то бишь из вашей целой модели

можно вырезать сектор 360/3=120град и работать с ним.
Ролик - сталь; втулка - бронза из библиотечки СВ. Решил для начала в лоб решить контактную задачу в контексте малых перемещений - статический анализ в СВ. Т.к. между роликом и втулкой зазор ~0.04,

то делаем соотв-й набор контактов без проникн-я с зазором.
Короч, вот ГУ и результаты на ролике (нагрузку прикладывал перемещением)

Результаты странные: макс напряги не в зоне касания, а по краям где линия разъёма для контроля сетки.

Короч, пришлось исп-ть нелинейный стат анализ СВ (т.е. решать контактную задачу в контексте больших перемещений/геометрической нелинейности)
Вот такая бодрая сеточка на 40 тыщ узлов в разрезе

Контакт поверхность к поверхности, нагрузку прикладывал также перемщением на узкой грани ролика снизу

Смотрим силу реакции. Как раз на последнем шаге получилось что-то между вашими 100 и 200 кг при заданном перемещении 0,05 мм. Сила реации линейная.

Напряги и контактное давление: на более жёстком ролике, как и полагается, напряжения больше.

Такие дела..

 

Изменено 2 апреля 2021 пользователем Jesse

[Jesse 958]

кстати, заметил ещё одну занятную хрень кот-ю раньше не замечал: при решении задачи с зазором , когда отображаем эпюру в увеличенном масштабе, то может получится такая штука тип взаимопроникновение детали даже в области контакта, где должно выполняться совместность перемещ-й 100%. И это тип норм, т.к. в отсутствие зазора такого не наблюдается

Видимо, программа начинает "отсчёт  совместности перемещений" ещё до контакта..)