Контакты frictional выдают ошибку при статичесом расчете

[rasta89 113]

Всем привет.

Предлагаю к рассмотрению мою проблему с контактами.

Задача такая, есть устройство с резиной внутри трубы, резина (3 шт, с кольцами между) сжимается под давлением и заполняет межтрубное пространство, цель - увидеть как деформируется резина, в идеале как она затекает в пространстве между трубами. Решил начать статического расчета, заданы фиксации, между резиной и кольцами задано frictional контакты, с одной стороны на набор резинок давит усилие. Резине задан свой материал.

 

труба зафиксирована с двух сторон

нижний конус зафиксирован чтобы резина с кольцами не ушли вниз

верхний конус, резина и кольца между резинками -frictional

труба в которой все это стоит зафиксирована с двух сторон

 

сначала была ошибка контакта, пришлось трубу внешнюю и внутреннюю соединить выдавленным скетчем

 

теперь ошибка решателя, и ругается на контакты, посоветуйте как лучше подойти к этой задаче в статическом расчете, статическим расчетом не отделаться?

выложил проект, если кому интересно посмотрите

https://disk.yandex.ru/d/kWW0uScLdYysuA

[ak762 323]

On 8/16/2021 at 8:11 PM, rasta89 said:

цель - увидеть как деформируется резина, в идеале как она затекает в пространстве между трубами.

 а можно размеры вашей модели озвучить или выложить в нейтральном файле, а то я тренируюсь на кошках в СВ, но хотелось бы откалибровать результаты с большим братом.

Я так понимаю после отработки расчетной модели, основная цель исследования - понять какому давлению в скважине ваш паркер может противостоять, т.е. надо вывести силы реакций в поверхности контакта резины и площадь контакта.

интересно контактное давление уплотнения можно вытянуть из расчета автоматом или это ручной труд?

 

Изменено 21 августа 2021 пользователем ak762

[karachun 2 038]

4 минуты назад, ak762 сказал:

или выложить в нейтральном файле

Уже есть. Если будут проблемы с масштабированием то толщина труб 5 мм а внутренний радиус внутренней трубы 35 мм.

https://mega.nz/file/2ss20Coa#NjCkMtbpQ0-TQ5vwT7oRfC_yASIVzHLYuFNh0Wy3rAw

[ak762 323]

18 hours ago, rasta89 said:

Вроде как Mooney-Rivlin – работает до 30% для сжатия, а если мне больше нужно сжать?

то ли теория так точно работает в СВ, то ли гранаты у меня не той стстемы. Задал перемещение 20мм, досчитывает мах. до 16мм

в архиве СВ2021 файл вместе с результатом расчета

 

Original geometry.7z

 

[rasta89 113]

4 часа назад, ak762 сказал:

 а можно размеры вашей модели озвучить или выложить в нейтральном файле, а то я тренируюсь на кошках в СВ, но хотелось бы откалибровать результаты с большим братом.

Я так понимаю после отработки расчетной модели, основная цель исследования - понять какому давлению в скважине ваш паркер может противостоять, т.е. надо вывести силы реакций в поверхности контакта резины и площадь контакта.

интересно контактное давление уплотнения можно вытянуть из расчета автоматом или это ручной труд?

 

думаю такое давление вытянуть можно, пока пытаюсь решить проблему с тем, что у меня тоже не считает более чем на 8 мм перемещения

[rasta89 113]

точнее сказать считает но без Large Deflection, а с ним нет

Изменено 21 августа 2021 пользователем rasta89

[ak762 323]

On 8/21/2021 at 1:08 PM, ak762 said:

понять какому давлению в скважине ваш паркер может противостоять, т.е. надо вывести силы реакций в поверхности контакта резины и площадь контакта

пока ТС  держит паузу, хочу понять как оценить результаты расчета в отношении какому давлению в скважине резиновое уплотнение паркера может противостоять.

допустим получили силы реакций в поверхности контакта резины и площадь контакта в том числе и контактное давление как на картинке.

в справочнике Голубев А.И.,Кондаков Л.А.(ред) Уплотнения и уплотнительная техника. читаю что контактное давление возрастает за счет давления среды т.е. самоуплотняется

получается что работоспособность уплотнения и его разрушение происходит только при давлении превышающее предел прочности материала.

Таким образом если предел прочности уплотнения 10МПа то это мах. давление среды что может резиновое уплотнение паркера противостоять.

Прошу поделиться опытом как оценить результаты расчета в отношении прорыва давления среды если кто занимался разработкой уплотнений и паркера в частности.

 

 

 

 

 

 

Изменено 23 августа 2021 пользователем ak762

[karachun 2 038]

34 минуты назад, ak762 сказал:

Таким образом если предел прочности уплотнения 10МПа то это мах. давление среды что может резиновое уплотнение паркера противостоять.

Если кольцо не подкреплено протектором то оно может и при меньшем давлении повредиться, при этом возможно это и не будет разрушением с прекращением работоспособности. Как на рисунке Д, когда резина вытекла в узкую щель. И при таком выдавливании она сильно удлинилась. Здесь вопрос в критериях работоспособности резины и у меня их тоже нет. Только пре5дполагаю что это некие максимальные отн. деформации.

Но если уплотнение снабжено стопорным кольцом или протектором, не знаю как правильно, то вытекать ему некуда. После того как кольцо примет форму полости оно перестанет деформироваться и будет только сжиматься - будет НДС близкий к объемному сжатию (но это не точно, в кольцевом направлении кольцо вообще ведь не будет деформироваться) и прибавка к эквивалентным напряжениям с повышением давления будет нулевой. И последующие деформации будут пренебрежительно малы по меркам резины - только за счет податливости самого корпуса фланца.

[rasta89 113]

Резиновое уплотнение пакера может противостоять давлению до 150 МПа, держать такой перепад в спрессованном состоянии, но только в том случае, если конечно у нее есть упоры, что бы она тупо не вытекла. В настоящее время такие технологии есть и они работают в скважинах

[ak762 323]

2 hours ago, karachun said:

После того как кольцо примет форму полости оно перестанет деформироваться и будет только сжиматься - будет НДС близкий к объемному сжатию (но это не точно, в кольцевом направлении кольцо вообще ведь не будет деформироваться) и прибавка к эквивалентным напряжениям с повышением давления будет нулевой. И последующие деформации будут пренебрежительно малы по меркам резины - только за счет податливости самого корпуса фланца.

тоже примерно такие же мысли, но хотелось бы ясности, особенно глядя на комбинированные уплотнения когда резиновое кольцо  с  пределом прочности ~10МПа

выдерживает 40МПа и больше

 

 

20 minutes ago, rasta89 said:

Резиновое уплотнение пакера может противостоять давлению до 150 МПа, держать такой перепад в спрессованном состоянии,

так в том и вопрос каким образом это можно посчитать и оценить, как предельное давление определяется или только испытанием?

[rasta89 113]

спокойно можно сделать при помощи расчета, используя данные первого расчета при деформированном состоянии, последовательный расчет будет с нагружением на спрессованную резинку, вопрос в том что пока не выходит решить первый этап

[ak762 323]

22 minutes ago, rasta89 said:

спокойно можно сделать при помощи расчета, используя данные первого расчета при деформированном состоянии, последовательный расчет будет с нагружением на спрессованную резинку, вопрос в том что пока не выходит решить первый этап

похоже что такого функционала в СВ еще нет

[ak762 323]

On 8/20/2021 at 2:11 PM, karachun said:

Прикладываю свойства резины и геометрию, если кто-то захочет повторить

@karachun использовал ваши свойства резины с 2-я коэффициентами M-R модели

 

прочитал вот это: 

"M-R material model with two constants (i.e. 2-term) can model strains up to 150%, however, for modeling materials that undergo strains as large as 600%, M-R model with more than 3 (up to 6) constants must be defined."

 

может поэтому расчет не доходит до заданной величины перемещения, если есть в вашей базе материал  M-R model с 6-ю коэффициентами, то хотелось бы проверить в СВ верно ли сказанное

 

[karachun 2 038]

39 минут назад, ak762 сказал:

если есть в вашей базе материал  M-R model с 6-ю коэффициентами

Увы но у меня никакой базы нет. Есть только вот этот материал, с двумя коэффициентами. И что это за материал я тоже не знаю.

 

Можно оцифровать графики отсюда и потом найти коэффициенты с помощью curve fitting в том же ансисе.

https://avtokomtg.com/news/manzhety-dlya-pakerov-gidrirovannaya-rezina/

 

Оцифровать можно через webplotdigitizer.

https://automeris.io/WebPlotDigitizer/

Изменено 24 августа 2021 пользователем karachun

[ak762 323]

On 8/16/2021 at 8:11 PM, rasta89 said:

Резине задан свой материал.

@rasta89 в проекте что вы выкладывали какие заданы свойства материала резине? 

и какой силой требуется надавить на резину чтобы понять полученная величина перемещения достигнута или нет?

[karachun 2 038]

@ak762 Вот, посмотрел в Ансисе зависимости для своей резины. Получился вот такой график.

Если сравнить с тем что есть на сайте то видно что резина у пакера намного жестче.

Еще конечyо вопрос - что это за график на сайте, по какому испытанию? Растяжение? Сжатие? Сдвиг?

UPD. Судя по таблицам под графиками - это кривые для растяжения.

Тогда вообще жесткость "правильной" резины больше на порядок. 2 МПа при 200% деформации против 30 МПа, в 15 раз жестче.

[Jesse 979]

12 часов назад, ak762 сказал:

может поэтому расчет не доходит до заданной величины перемещения

да не.. просто расходимость расчета

[rasta89 113]

4 часа назад, ak762 сказал:

@rasta89 в проекте что вы выкладывали какие заданы свойства материала резине? 

и какой силой требуется надавить на резину чтобы понять полученная величина перемещения достигнута или нет?

Дело в том что в последних версиях мы уже задаём не услие а перемещение, а какое усилие получилось мы смотрии

Цитата

 

может поэтому расчет не доходит до заданной величины перемещения

Можно провести эксперимент, увеличить жесткость резины и протестить, расчет не проходит потому что у нас резина после 8 мм разрушается судя по всему, иного заключения я не могу найти пока что

[karachun 2 038]

6 минут назад, rasta89 сказал:

расчет не проходит потому что у нас резина после 8 мм разрушается судя по всему

В модели Муни-Ривлина не заложена механика разрушения. Задача может разваливаться от того что элементы деформируются настолько сильно что решатель не может дальше их считать.

 

7 минут назад, rasta89 сказал:

увеличить жесткость

Кривую я вам уже предоставил. Оцифровывайте и подбирайте коэффициенты.

 

[rasta89 113]

19 минут назад, karachun сказал:

В модели Муни-Ривлина не заложена механика разрушения. Задача может разваливаться от того что элементы деформируются настолько сильно что решатель не может дальше их считать.

 

Кривую я вам уже предоставил. Оцифровывайте и подбирайте коэффициенты.

Спасибо! Будем пробовать! Выложу результат.

 

[ak762 323]

20 minutes ago, rasta89 said:

мы уже задаём не услие а перемещение

так какого перемещения требуется достичь в вашей модели?

Изменено 25 августа 2021 пользователем ak762