Оценка НДС конструкции по правилам DNV GL

[НиколайП 12]

Здравствуйте, форумчане

В правилах норвежско-немецкого морского Регистра есть требования к оценке НДС конструкции методом МКЭ. Документ DNV-CG-0127. Для локального анализа, если не оценивать усталостную долговечность,  предлагается использовать сетку размером не более 50х50 мм, при этом достаточно строги требования к качеству элементов. При использовании сетки меньшего размера значения напряжений снимаются с площади, эквивалентной получаемой на сетке 50х50, напряжения в элементах на обрыве конструкции не используются. Напряжения снимаются в центре элемента. Нет никаких требований по сеточной сходимости. Собственно, эти правила взяты со стандартов ICSA - международной ассоциации классификационных сообществ, - поэтому их можно отнести ко  всему судостроению.

Как называется такой метод оценки напряжений? Это не HSS точно. Какие теоретические основания у всего этого - отсутствия требований к сеточной сходимости и размеру сетки? Где почитать? Вопрос вызван тем, что в отечественном ГОСТ есть именно сеточная сходимость и очень мало всего остального, -  а тут наоборот. 

 

 

 

[Борман 2 375]

Это значит, что по DNV оценка НДС на меньших масштабах происходит вручную. Т.е. получаете "укрупненное" НДС, а уже потом, срез отдельной заклепки, винта или концентрацию на отверстиях - считаете вручную.

Оно в какой-то степени понятно. Вы допускаете опасное НДС на масштабах, меньших чем 50*50, но в масштабах корабля - это все неопасно. Но чтобы об этом заявлять с уверенностью - нужно строго выполнить все правила построения КЭ-модели в части размера КЭ и анализа НДС. Я думаю это так устроено.

 

18 минут назад, НиколайП сказал:

Вопрос вызван тем, что в отечественном ГОСТ есть именно сеточная сходимость и очень мало всего остального, -  а тут наоборот.

Нужно сравнивать критерии ГОСТа и DNV, чтобы что-то принять за более правильное.

[soklakov 1 475]

54 минуты назад, НиколайП сказал:

Какие теоретические основания у всего этого - отсутствия требований к сеточной сходимости и размеру сетки?

Когда мы адаптировали этот кусок для российского морского регистра, перед нами встали те же вопросы, как теоретически обосновать выбранный размер, а также выбранные величины предельных напряжений в условно-пластических расчетах.

 

К размеру в 50 мм помню только две вещи: 1. отверстия диаметром меньше 200 мм за отверстие в судостроении не считаются. А для 200 мм в диаметре , сетка 50 мм даст приемлемое решение. 2. Толщины оболочек в судостроении до 35-40 мм, грубо округлим до 50 мм. Так примерно и получим 50 мм, то есть отталкиваясь от особенностей отрасли.

Но это было выдумано, чтобы как-то объяснить 50 мм. Если потом попадется в документации, не воспринимайте всерьёз))

[НиколайП 12]

12 минут назад, Борман сказал:

Это значит, что по DNV оценка НДС на меньших масштабах происходит вручную. Т.е. получаете "укрупненное" НДС, а уже потом, срез отдельной заклепки, винта или концентрацию на отверстиях - считаете вручную.

Оно в какой-то степени понятно. Вы допускаете опасное НДС на масштабах, меньших чем 50*50, но в масштабах корабля - это все неопасно. Но чтобы об этом заявлять с уверенностью - нужно строго выполнить все правила построения КЭ-модели в части размера КЭ и анализа НДС. Я думаю это так устроено.

 

Нужно сравнивать критерии ГОСТа и DNV, чтобы что-то принять за более правильное.

50х50 - это размер сетки именно для локального анализа. Есть еще требование к количеству элементов мелкой сетки в пределах интересующей области.  Но в-общем, на таком размере обеспечивается прочность не судна и даже не отсека, а отдельной детали. 

Вот это и смущает. Потому что если нет надобности проверять fatiq - можно делать сетку 50х50 и по ней проверять прочность и вырезов в том числе. С другой стороны, детали на судне и выреза таких размеров, что даже при такой сетке число элементов получается не малым, а сеточная сходимость зависит от их числа, а не размера.

В любом случае, я думаю, эта методика верифицирована и проверена временем - но хотелось бы узнать теоретическое обоснование

43 минуты назад, soklakov сказал:

Когда мы адаптировали этот кусок для российского морского регистра, перед нами встали те же вопросы, как теоретически обосновать выбранный размер, а также выбранные величины предельных напряжений в условно-пластических расчетах.

 

К размеру в 50 мм помню только две вещи: 1. отверстия диаметром меньше 200 мм за отверстие в судостроении не считаются. А для 200 мм в диаметре , сетка 50 мм даст приемлемое решение. 2. Толщины оболочек в судостроении до 35-40 мм, грубо округлим до 50 мм. Так примерно и получим 50 мм, то есть отталкиваясь от особенностей отрасли.

Но это было выдумано, чтобы как-то объяснить 50 мм. Если потом попадется в документации, не воспринимайте всерьёз))

Мы - это "Цифра"? А где же этот адаптированный текст? Что-то я не припомню его ни в правилах, ни в руководстве по МКЭ, ни в руководстве по усталостной долговечности?

[ДОБРЯК 602]

11 часов назад, НиколайП сказал:

50х50 - это размер сетки

Сходимость зависит от типа конечного элемента. От функций формы конечного элемента. Говорить о размерах КЭ, не говоря о начинке КЭ бессмысленно. 

И напряжения определяют в узлах КЭ, а не в середине КЭ. Потом проводят сглаживание. И напряжения определяют сверху и снизу для оболочки. 

Методика расчета создается для КЭ программы. 

А сходимость решения определяют по энергии деформации.

[НиколайП 12]

4 часа назад, ДОБРЯК сказал:

Сходимость зависит от типа конечного элемента. От функций формы конечного элемента. Говорить о размерах КЭ, не говоря о начинке КЭ бессмысленно. 

И напряжения определяют в узлах КЭ, а не в середине КЭ. Потом проводят сглаживание. И напряжения определяют сверху и снизу для оболочки. 

Методика расчета создается для КЭ программы. 

А сходимость решения определяют по энергии деформации.

В этом никто и не сомневался. Мой вопрос другой: есть правила, в которых напряжения считают на крупной сетке, а подсчитанные на мелкой все равно потом размазывают по площади, эквивалентной получаемой на крупной сетке. Почему сетка крупная - понятно. Товарищ выше писал, и  на практике можно увидеть, что для крупных судостроительных деталей точность получается приемлемая. Почему размазывают напряжения по площади тоже интуитивно понятно. Непонятен теоретический бэкграунд, исследования, верификация и почему 50мм? 

 

 

[AlexKaz 1 822]

19 минут назад, НиколайП сказал:

Почему сетка крупная - понятно. Товарищ выше писал, и  на практике можно увидеть, что для крупных судостроительных деталей точность получается приемлемая. Почему размазывают напряжения по площади тоже интуитивно понятно. Непонятен теоретический бэкграунд, исследования, верификация и почему 50мм? 

Это, предполагаю, тянется ещё с теоретических наработок для балок.

Короче, для простейшего балочного элемента нельзя ставить произвольную длину балки. Нельзя делать очень корокий элемент по отношению к высоте-ширине.

То же самое касается простейших элементов оболочек.

У меня есть подозрение, что типичная толщина метал. листа в судостроении - это что-то в районе 5-10 мм. По аналогии с балками - длину элемента оболочки выбирают в районе до 10 крат толщины.

 

Такая фигня завелась, IMHO, в практике чтобы народ не тупил над разными реализациями оболочек и балок, поскольку в неумелых шаловливых ручонках современных САЕшников с тремя извилинами в ганглии любые элементы могут выдавать что угодно, кроме реальности. А так этих трёхизвилинных принудительно равняют чтобы не лезли со своими хотелками "помельчил - и всё будет зае*ок"...

Заодно избавляются от геморроя с гигантскими требованиями к оперативке и вычислительным ресурсам для слишком мелких сеток.

[Борман 2 375]

19 часов назад, НиколайП сказал:

Для локального анализа ... предлагается использовать сетку размером не более 50х50 мм

Быть может у вас какое-то неправильное представление о локальном анализе в данном конкретном случае ?

[AlexArt 278]

@НиколайП, вы уже сделали сравнительный анализ по ГОСТу и по данной методики? Каковы оценки в работоспособности конструкции для этих вариантов? 

[НиколайП 12]

2 часа назад, Борман сказал:

Быть может у вас какое-то неправильное представление о локальном анализе в данном конкретном случае ?

The rules cover four levels of finite element analysis (FEA):
a) Global direct strength analysis, to assess hull girder strength and to give correct boundary conditions to
partial ship structural models and/or local FE models, when applicable.
b) Partial ship structural analysis, to assess the strength of longitudinal hull girder structural members,
primary supporting structural members and bulkheads.
c) Local structure analysis, to assess local stress levels for ultimate limit state (ULS).
d) Very fine mesh analysis, to assess the local structural details for fatigue limit state (FLS), as described in
Ch.9.

На первой уровне оценивается общая прочность корпуса, на втором - прочность рамных балок, следующий - наш, локальный. По идее, это и есть уровень основного набора и пластин обшивки. А следующий, fatigue, уже концентраторы и долговечность. 

Тут нагляднее показать картинки из правил с примерами сетки.

3 часа назад, AlexArt сказал:

@НиколайП, вы уже сделали сравнительный анализ по ГОСТу и по данной методики? Каковы оценки в работоспособности конструкции для этих вариантов? 

Специально не сравнивал. Сам никогда не делал такую крупную сетку, обычно на оболочки беру размер около 2 - 4 толщин и в местах с большими напряжениями добиваюсь сходимости. Но какой это геморр с моими размерами моделей... 

[НиколайП 12]

3 часа назад, AlexArt сказал:

@НиколайП, вы уже сделали сравнительный анализ по ГОСТу и по данной методики? Каковы оценки в работоспособности конструкции для этих вариантов? 

Сравню результаты на модели которой сейчас занимаюсь, кривые сходимости редко сохраняю

[Fedor 1 597]

"Нельзя делать очень корокий элемент по отношению к высоте-ширине" вообще-то разбивая линию на разное число элементов в ансисе этого не наблюдается...

Может быть размеры 50 мм заданы чтобы можно было использовать коэффициенты концентрации напряжений ? 

Отсюда же и пожелание брать в середине элемента, а не на краю... 

Изменено 10 октября 2022 пользователем Fedor

[НиколайП 12]

6 часов назад, AlexKaz сказал:

Это, предполагаю, тянется ещё с теоретических наработок для балок.

Короче, для простейшего балочного элемента нельзя ставить произвольную длину балки. Нельзя делать очень корокий элемент по отношению к высоте-ширине.

То же самое касается простейших элементов оболочек.

У меня есть подозрение, что типичная толщина метал. листа в судостроении - это что-то в районе 5-10 мм. По аналогии с балками - длину элемента оболочки выбирают в районе до 10 крат толщины.

 

Такая фигня завелась, IMHO, в практике чтобы народ не тупил над разными реализациями оболочек и балок, поскольку в неумелых шаловливых ручонках современных САЕшников с тремя извилинами в ганглии любые элементы могут выдавать что угодно, кроме реальности. А так этих трёхизвилинных принудительно равняют чтобы не лезли со своими хотелками "помельчил - и всё будет зае*ок"...

Заодно избавляются от геморроя с гигантскими требованиями к оперативке и вычислительным ресурсам для слишком мелких сеток.

Извините, но тут путаница между аппроксимацией перемещений целого объекта и 1 элемента. Когда вы рассматриваете весь объект как, допустим, балку, то и каждый элемент, на который вы его разобьете, тоже должен быть балочным - потому что вы аппроксимируете поле перемещений целого объекта, а не одного его элемента. Поэтому измельчая сетку, вы делаете более точным решение для всего объекта, но рассматривая отдельный элемент, получается ерунда - он обычно выходит за границы применимости балочной теории. 

Собственно, по вашей логике, при измельчении сетки должна увеличмваться ращница с точным аналитическим решением - в жизни же получается ровно наоборот

[AlexKaz 1 822]

8 часов назад, НиколайП сказал:

тут путаница между аппроксимацией перемещений целого объекта и 1 элемента.

Нет, путаницы нет. Или гуглите оное, или проверяйте самостоятельно. В ряде софта наблюдаются проблемы с прогибами оболочек, где толщина соразмерна с размером элемента. Если у Вас этот эффект не наблюдается, это не значит что у других не возникает проблем? Теперь улавливаете? 

Стандарт пишут для большинства, а не для "ошибок выживших".

9 часов назад, Fedor сказал:

вообще-то разбивая линию на разное число элементов в ансисе этого не наблюдается...

То ансис, где куча плюшек. Европейцы не обязаны использовать ансис. У них своих собственных программ сотни если не тысячи. Там всяких "расклиниваний" и вторых порядков может и сто лет не быть.

Изменено 11 октября 2022 пользователем AlexKaz

[ДОБРЯК 602]

16 часов назад, AlexKaz сказал:

Короче, для простейшего балочного элемента нельзя ставить произвольную длину балки. Нельзя делать очень корокий элемент по отношению к высоте-ширине.

То же самое касается простейших элементов оболочек.

Теория конечного элемента не зависит от размера элемента. На мелкой сетке более точные результаты. Для простейших) элементов оболочек нужно очень большое количество элементов, чтобы добиться точного решения.  Поэтому и добавляют химию, чтобы улучшить простейшие элементы. Этот вопрос уже десятки раз обсуждали на форуме.

Такое ощущение, что теорию конечных элементов знает и понимает только Федор на этом форуме.

[AlexKaz 1 822]

13 минут назад, ДОБРЯК сказал:

На мелкой сетке более точные результаты.

Нет. Открывайте азы в любом учебнике по вычметодам и просвещайтесь. Сопроцессоров бесконечной точности не бывает, как и вычметодов.

Дабы не развивать далее уже неоднократно сказанное на форуме - гугл в помощь.

[ДОБРЯК 602]

17 часов назад, AlexKaz сказал:

Нельзя делать очень корокий элемент по отношению к высоте-ширине.

Вы в теории КЭ нигде не найдете такого утверждения. 

В гугле может и найдете. В гугле можно найти, что Земля плоская... :-)

Решите балку при консольном закреплении. 1х1х10. Задайте 100 элементов или 1 000 или 1 000 000 или ... и будет точное решение.

 

Изменено 11 октября 2022 пользователем ДОБРЯК

[AlexKL 34]

У меня зачастую решатель LS-DYNA ругается на треугольные элементы - что-то типа размер элемента меньше толщины, поменяйте тип элемента

[Fedor 1 597]

И не решает или это просто пожелание ?  

[AlexKL 34]

Дружеский совет :-)