Сжатие гиперупругого блока в осесимметричной постановке

[GrauerMann 0]

Здравствуйте, уважаемые форумчане!

Нужна помощь. Много что почитал, пересмотрел, в том числе и на форуме, но все приобретенные небольшие знания не помогают решить задачу, на 84% расчета все рассыпается.

Сама задача:

Есть две стальные пластины, между ними гиперупругий элемент. Элемент через них сжимается. Для удобства решил для начала в качестве нагрузки использовать просто перемещение одной пластины, другую фиксировал, сами пластины оставил плоскими. Поскольку задача учебная, то само сжимаемое тело не усложнял и сделал тор. В общем, постарался максимально упростить задачу, что бы отладить расчет. Сетку создавал с использованием виртуальной топологии. Материал стандартный ансисный, Муни-Ривлена с 5 параметрами.  Разбивал на несколько шагов, подшагов. На интервале, где не сходится, увеличил количество подшагов до 10000. Применил NLAD.

В результате  гиперупругое тело не сжимается так, как хотелось бы (а хотелось бы процентов на 45..50), поэтому возникает ряд вопросов:

1. Можно ли сжать вообще торообразное тело на 50%? По задаче это 25 мм. Смена модели материала может сильно помочь?

2. Может использовать другой вид расчета, подобрав правильно параметры, например LS-DYNE?

3. Стоит дальше дробить подшаги, скажем сделать 10 000 не на 1 мм, а на 0,1. И не 10 000, а 50 000. Пробовать не стал пока, есть предположение, что считать он будет очень долго, а результат окажется таким же.

4. Какие есть еще варианты для преодоления несходимости, или я с настройками что-то напутал?

Просьба показать пальцем, где я не прав, что изменить, да и вообще в какую сторону двигаться. Помимо картинок, прикреплю архив, может кто посмотрит.

Буду благодарен за любую полезную информацию.

 

P.S. Слышал, что существует клуб анонимных нелинейщиков-полимерщиков. Хотел бы к вам вступить).

 

https://disk.yandex.ru/d/XCR5UhL-gWtVSA   архив без сетки и результатов

[ANT0N1DZE 178]

А у вас там слева стенка что ль или силы какие? Деформируется странно, если там просто две стенки сверху и снизу

Вообще выложить проект можно, если можно. 

[Bonus 70]

Скорее всего это работает как потеря устойчивости. Стенка справа до какого то момента работает как вертикальный элемент. Потом, решение как складка, но переход на него выглядит как быстрое схлопывания. Вот этот переход это неопределенность.

Можно попробовать решить в траензиент анализе с инерцией либо попробовать ввести стабилизацию. Почитайте про нелинейную стабилизацию. Может с вязкостью поиграть.

Добавлю, плотность сетки на жестких пластинах не играет никакой роли совсем. Можно одним элементов задать. Только пластины это таржет, а резинка контакт, это важно.

[GrauerMann 0]

Спасибо за ответы.

53 минуты назад, ANT0N1DZE сказал:

А у вас там слева стенка что ль или силы какие?

Нет там ничего, я списывал это на то, что это тор, правая его часть (задача то осесимметричная) ось симметрии Y проходит по левому вертикальному краю сжимающих пластин. Получается что во внутренней области этой баранки просто меньше места куда можно деформироваться, вот и получается такая картина, хотя согласен, выглядит странно.

58 минут назад, ANT0N1DZE сказал:

Вообще выложить проект можно, если можно. 

Немного не понял про что Вы....архив ссылкой прикрепил, если Вы про это) если про то, что он должен деформироваться на 50%, то спасибо за ободрение)

31 минуту назад, Bonus сказал:

Можно попробовать решить в траензиент анализе с инерцией либо попробовать ввести стабилизацию. Почитайте про нелинейную стабилизацию. Может с вязкостью поиграть.

Спасибо за наводку, буду разбираться.

 

32 минуты назад, Bonus сказал:

плотность сетки на жестких пластинах не играет никакой роли совсем.

Мне попадались несколько видео, где говорили, что при контакте с трением, лучше сделать помельче сетку в области контакта. Да и у меня были варианты, когда с крупной сеткой упругое тело проваливалось, мелкая сетка убрала эту проблему....хотя, я вот сейчас пишу и подумал о том, что там надо было попробовать выставить побольше побольше радиус  Pinball, но опять же, он же захватит часть внутренних элементов сжимаемого тела. а это не совсем хорошо. Я ведь прав?

39 минут назад, Bonus сказал:

Только пластины это таржет, а резинка контакт, это важно.

да, так и сделано было)

[Bonus 70]

1 час назад, GrauerMann сказал:

Мне попадались несколько видео, где говорили, что при контакте с трением, лучше сделать помельче сетку в области контакта. Да и у меня были варианты, когда с крупной сеткой упругое тело проваливалось, мелкая сетка убрала эту проблему....хотя, я вот сейчас пишу и подумал о том, что там надо было попробовать выставить побольше побольше радиус  Pinball, но опять же, он же захватит часть внутренних элементов сжимаемого тела. а это не совсем хорошо. Я ведь прав?

да, так и сделано было)

Сетку помельче делайте на резинке она деформируется. Таржет модель, в вашем случае, можно вообще сделать как геометрию, в классическом ансисе такое возможно. Дело в том, что в вашем случае таржет это граница за которую проникают контрольные точки контакта и программа пытается вернуть их на место. Поэтому вообще по барабану сколько там элементов. Если только Вы не смоделировали симметричный контакт. который здесь не нужен.

Внутренние элементы вообще по барабану, контаты это особые элементы которые покрывают тело, в вашем 2Д случае это линии. Все что в нутри вообще не участвует в контактном алгоритме. Пинбалл это зона в которой ищется контакт, если у Вас он в принципе схватывается, то пусть так оно и будет.

Изменено 11 августа 2022 пользователем Bonus

[AlexArt 278]

Делайте сетку грубее, а потом изучайте команду remesh - будет вам счастье

[GrauerMann 0]

19 часов назад, Bonus сказал:

Сетку помельче делайте на резинке она деформируется. Таржет модель, в вашем случае, можно вообще сделать как геометрию, в классическом ансисе такое возможно. Дело в том, что в вашем случае таржет это граница за которую проникают контрольные точки контакта и программа пытается вернуть их на место. Поэтому вообще по барабану сколько там элементов. Если только Вы не смоделировали симметричный контакт. который здесь не нужен.

Внутренние элементы вообще по барабану, контаты это особые элементы которые покрывают тело, в вашем 2Д случае это линии. Все что в нутри вообще не участвует в контактном алгоритме. Пинбалл это зона в которой ищется контакт, если у Вас он в принципе схватывается, то пусть так оно и будет.

Спасибо за ликбез по контакту, буду упрощать, смотреть, что получилось)

 

18 часов назад, AlexArt сказал:

Делайте сетку грубее, а потом изучайте команду remesh - будет вам счастье

Согласен) замечательная команда)) ее прелесть уже оценить успел ;-) это она мне сетку и уменьшила, если смотреть на недеформированную сетку, она же крупнее немного была. Сейчас как-раз и разбирался в ее настройках.

[soklakov 1 475]

11.08.2022 в 12:34, GrauerMann сказал:

Материал стандартный ансисный, Муни-Ривлена с 5 параметрами

Попробуйте девять. И даже Огден.

11.08.2022 в 16:30, GrauerMann сказал:

надо было попробовать выставить побольше побольше радиус  Pinball, но опять же, он же захватит часть внутренних элементов сжимаемого тела. а это не совсем хорошо. Я ведь прав?

Неа. Большой пинбол дороже , но ошибок не делает.

11.08.2022 в 16:30, GrauerMann сказал:

Да и у меня были варианты, когда с крупной сеткой упругое тело проваливалось, мелкая сетка убрала эту проблему...

Попробуйте Detection method - nodal projected. Хотя это больше при скольжении по углу, конечно, но разнокалиберные сетки помогает стыковать.

 

 

11.08.2022 в 12:34, GrauerMann сказал:

2. Может использовать другой вид расчета, подобрав правильно параметры, например LS-DYNE?

Конечно попробуйте :D

11.08.2022 в 12:34, GrauerMann сказал:

3. Стоит дальше дробить подшаги, скажем сделать 10 000 не на 1 мм, а на 0,1. И не 10 000, а 50 000. Пробовать не стал пока, есть предположение, что считать он будет очень долго, а результат окажется таким же.

До 100к можно пробовать... Дальше как-то ни разу не помогало, но вообще вряд ли дело в шагах тут 

11.08.2022 в 12:34, GrauerMann сказал:

4. Какие есть еще варианты для преодоления несходимости, или я с настройками что-то напутал?

Хз почему, но вдруг автоматически не включилась mixed u-p формулировка. Проверьте в аутпуте.

11.08.2022 в 12:34, GrauerMann сказал:

Буду благодарен за любую полезную информацию.

 

Невязки ещё смотрите. Но вообще выворачивает элементы, которые далеки о контактов( по картинке), зато самые сдавленные... Транзиент должен выручать, а то они в статике торопятся извернуться. Но лучше все таки модель подкрутите, как в начале упомянуто.

[GrauerMann 0]

Спасибо, за ответ! как раз этим и занимаюсь, даже посчитало при стандартном материале, теперь пытаюсь свой сделать)

[rasta89 113]

Поздновато я зашел сюда, добавить свои 2 копейки.

Ведь и без NLAD решается. Зачем включать то, что можно не включать

Что-то с геометрией не то, а так решается без NLAD спокойно. Кстати заметил в Augmented Lagrange, больше вероятность получить решение - это использование On Gauss pont

[GrauerMann 0]

Здравствуйте!

Вот как раз On Gauss pont не использовал, просто решилось без этого, и даже пробовать не пришлось. Но за информацию спасибо, на будущее буду иметь ввиду!

И вы правы, все решилось без NLAD. Как оказалось именно это и портило всю малину. Не знаю, может с настройками надо было больше поиграться, но после того, как у меня ансис посчитал без этого, я не стал заморачиваться  и искать решение с включенным NLAD.

[ValeryMoscow 3]

 

проверьте - что у Вас с материальным уравнением ?
откуда Вы взяли константы ?
Если калибровали сами - то на основании каких экспериментальных данных ?
т.е. начните именно проверки "исходных" данных ...

• очень часто - пытаются использовать "чужие" данные..., поскольку проведение хороших экспериментов и грамотная калибровка - это весьма и весьма не просто + долго и дорого

в начале года пришлось решать серию задач по полуиретану - вот пример модельной задачи - с которой начал и на которой проверял константы:

 

и еще - используйте треугольные КЭ ... - причин тому не мало...

если есть время и знания/образование - можете попробовать освоить LS-DYNA - Implicit решатель вполне успешно такие задачи решает, большую часть задач с полимерами и гиперупругими пенами я решаю как раз в LS-DYNA

 

Изменено 6 октября 2022 пользователем ValeryMoscow

[ValeryMoscow 3]

используйте только КЭ с линейной апроксимацией
 

включите демпфирование/вязкость и стабилизацию... - у Вас все равно данные по материалам "не точные" - так что не стоит требовать высокой точности от решателя - можете даже для начала поставить 5% ошибки по силам/перемещениям

Используйте контакты Normal + поиграйтесь с настройками

можете попробовать использовать "симметричную" формулировку контактов

еще можете попробовать задавать переключение со статики на динамику как явную так и не явную... - я пробовал - вроде бы все работает..., но мне хватило обычного статического решателя...., ну а потом я вообще на LS-DYNA перешел...

Изменено 6 октября 2022 пользователем ValeryMoscow

[GrauerMann 0]

Благодарю за ответы. 

Сам пришел к Normal. Симметричную форму контактов пробовал, но как-то ассиметричная лучшие впечатления оставила. Мои задачи решала получше.

Есть пара вопросов. 

1. где именно задается точность? nonlinear Controlse -> Force Convergence/Displacement Convergence. Правильно я Вас понял?

2.

06.10.2022 в 16:57, ValeryMoscow сказал:

очень часто - пытаются использовать "чужие" данные..., поскольку проведение хороших экспериментов и грамотная калибровка - это весьма и весьма не просто + долго и дорого

 

Кстати об этом. Возможно станет такой вопрос о калибровке. Я пробовал баловаться, но кроме как запараметризовать коэффициенты материала, и сделать несколько взаимосвязанных расчетов, скажем до деформации 5 мм, 10 мм, 15 мм, где выходные параметры данные будут максимальные напряжения, ничего не придумал. Отбирал уже по напряжениям через Response Surface Optimization.

Так вот, может есть какой лучший вариант? а то действительно долго и дорого(

3.

06.10.2022 в 16:57, ValeryMoscow сказал:

если есть время и знания/образование - можете попробовать освоить LS-DYNA - Implicit решатель вполне успешно такие задачи решает, большую часть задач с полимерами и гиперупругими пенами я решаю как раз в LS-DYNA

думал об этом, но вроде как считает и без нее. Но если у Вас есть какая-нибудь "методичка" что бы облегчить на LS-Dyna, то не откажусь.

 

[ValeryMoscow 3]

калибровка - это целая наука....
я ничего лучше чем MCalibration не нашел

пытался сам писать чего-то примитивное для калибровки - бросил..., от части что физически нет времени... а отчасти - что эта работа - отдельное направление деятельсти и отнюдь не примитивное

то что есть в АНСИС по вычислению констант - слишком примитивно..., но хорошо что оно вообще в ансис есть....
на пример в том же КОМСОЛе - готовой калибровки нет - но есть модуль оптимизации - куда многое можно записать..... = но откуда же взять время на это ?!

по LS-DYNA - учебных материалов не мало..., но они все бессистемные... 

саму документацию писали  инженеры-разработчики - для которых все в программе понятно и ... написана она в стиле "... как всем известно ..."

кстати в дайне та же проблема - при большом кол-ве материалов - о калибровках, базовых экспериментах и пр... по существу ничего нет....

кое-где есть ссылки на статьи/публикаци... и даже серьезные книги... - но что бы все это найти, систематизировать и потом лишь пытаться осознать = требуется очень много времени.... и конечно знания/образование

 

разработчики программ - упорно игнорируют один из важнейших вопросов:

как и на основании каких экспериментов вычислять константы для предлагаемых материальных уравнений ?

Изменено 18 ноября 2022 пользователем ValeryMoscow

[AlexKaz 1 822]

18.11.2022 в 16:50, ValeryMoscow сказал:

по LS-DYNA - учебных материалов не мало..., но они все бессистемные... 

саму документацию писали  инженеры-разработчики - для которых все в программе понятно и ... написана она в стиле "... как всем известно ..."

кстати в дайне та же проблема - при большом кол-ве материалов - о калибровках, базовых экспериментах и пр... по существу ничего нет....

кое-где есть ссылки на статьи/публикаци... и даже серьезные книги... - но что бы все это найти, систематизировать и потом лишь пытаться осознать = требуется очень много времени.... и конечно знания/образование

 

разработчики программ - упорно игнорируют один из важнейших вопросов:

как и на основании каких экспериментов вычислять константы для предлагаемых материальных уравнений ?

Всё так, кроме последнего предложения. Константы материалов - это забота исключительно юзера. Сетовать на программеров здесь нет никакого смысла. Если в образовательном процессе в голову студентов/инженеров не вложили необходимость работы с получением характеристик материалов, то образование не окончено по нынешним меркам . Со своими студентами этим и занимаюсь с 2018-го года. Они сопротивляются, я напираю как могу. Свою методичку по LS-DYNA по освещению этого вопроса и писал. Скоро обновлю.

Кстати, забавно, что указанную проблему с константами ставят только инженеры-практики. Те, кто ничего не делает, не жалуются ни о чём, думая, что всё им предоставят на рабочем месте. Так неучей и вылавливают.

Изменено 21 ноября 2022 пользователем AlexKaz