Расчёт устойчивости на основе нелинейного решения (MSC Nastran 2013 SOL106)

[alex_y 0]

Помогите, пожалуйста, получить корректный запас по устойчивости на основе нелинейного решения в SOL106 (соответствующий или похожий на решение в SOL105).

При, практически, одинаковом НДС, существенно отличаются формы потери устойчивости и коэффициенты запаса, между линейным и нелинейным решениями. 

Если вычислять коэффициент запаса нелинейного решения (SOL106 BUCKLING) по инструкции NAS103 SECTION 4, то получается запас: η = 1 + (1/20)*6.3596 = 1.31, где 20 – число шагов нагрузки в SOL106 .

ГУ в виде перемещений по границам криволинейной поверхности. Материал изотропный (нелинейность материала не применяется).

Во вложении входные файлы с SOL106 и SOL105 в MSC Nastran 2013 (архив BUCKL_SOL106.zip).

Важно получить корректный запас по устойчивости на основе именно нелинейного решения.

[Jesse 958]

27 минут назад, alex_y сказал:

Помогите, пожалуйста, получить корректный запас по устойчивости на основе нелинейного решения в SOL106 (соответствующий или похожий на решение в SOL105).

а почему это на основе нелинейного решения обязательно обязательно похожий запас должен получаться?!
Для , скажем, очень тонкостенных выпуклых конструкций и запас может быть намного меньше, и форма вообще другая. Хотя это уже трудно назвать формой потери устойчивости: просто другая форма деформации. Другая функция, если хотите...

[Борман 2 375]

У нас тут не видно ничего...

 

 

Что там в линейном то получилось ?

[alex_y 0]

Борман:

на предосмотре картинки нормально отображались, сейчас обновил и, действительно, куда-то пропали. По ссылке можно посмотреть незагрузившиеся изображения (ссылка). Не смог сходу разобраться, поделитесь, пожалуйста, инструкцией, как добавлять скриншоты в тему. Спасибо.

 

Jesse: 

Цитата

а почему это на основе нелинейного решения обязательно обязательно похожий запас должен получаться?!

При почти одинаковом НДС в SOL106 ожидал получить что-то близкое к SOL105. Проводил расчёт устойчивости на основе нелинейного решения (SOL106) для подобных характерных клеток с разными вариантами нагружения. Результаты получаются не физичные. Разброс запасов по устойчивости не более +-0.1 при совершенно разных габаритных размерах, толщинах и нагрузках. Т.е. устойчивость на основании нелинейного решения показывает непредсказуемый и нефизичный результат. 

Устойчивость же на основании линейного решения отрабатывает предсказуемо и логично. В зонах максимального сжатия или сдвига с минимальной толщиной адекватные формы потери устойчивости. Собственно, поэтому и возник вопрос.    

[Борман 2 375]

По опыту ансиса

В нелинейном анализе нормально поймать можно только первую форму потери устойчивости, на 106 очень похоже.

А вот в 105 - явно не первая, и фактор у нее повыше.

В общем, я думаю, разные вещи сравниваете.

[Jesse 958]

40 минут назад, alex_y сказал:

изображения (ссылка).

ничего не видно. скиньте нормальные картинки с нагрузками и размерами

[alex_y 0]

Коллеги, во вложении входные файлы с SOL106 и SOL105 для MSC Nastran 2013 (архив BUCKL_SOL106.zip) - можно посмотреть нагрузки, граничные условия, геометрические параметры и т.п. 

В 105 выводится первая форма потери устойчивости. Тоже для 106.

[Orchestra2603 224]

4 hours ago, alex_y said:

Помогите, пожалуйста, получить корректный запас по устойчивости на основе нелинейного решения в SOL106 (соответствующий или похожий на решение в SOL105).

При, практически, одинаковом НДС, существенно отличаются формы потери устойчивости и коэффициенты запаса, между линейным и нелинейным решениями. 

Если вычислять коэффициент запаса нелинейного решения (SOL106 BUCKLING) по инструкции NAS103 SECTION 4, то получается запас: η = 1 + (1/20)*6.3596 = 1.31, где 20 – число шагов нагрузки в SOL106 .

ГУ в виде перемещений по границам криволинейной поверхности. Материал изотропный (нелинейность материала не применяется).

Во вложении входные файлы с SOL106 и SOL105 в MSC Nastran 2013 (архив BUCKL_SOL106.zip).

Важно получить корректный запас по устойчивости на основе именно нелинейного решения.

Не очень хочется разбираться с Настраном. Скажу в целом, как считаю...

 

Обычно, когда считают нелинейную потерю устойчивости, задают какие-то начальные "несовершенства" (imperfections) и просто считают статику. Если вы в нелинейной статике будете просто сжимать прямой стержень, то он просто сожмется, и все. Чтобы он "выпучивался", надо задать кривизну, либо еще как-то его отклонить, чтобы продольная сила создавала изгибающий момент. И тут получается, что критическая сила и картина прогибов при такой силе (т.е., по сути, форма потери устойчивости) зависит от этих начальных imperfections.

 

На картинке 1 (см. ниже) если подогнуть балочку, как нарисовано красной линей, то получится сила и прогибы, близкие к значению по первой форме из линейного анализа. 

Если вы балочку погнете немножко как на картинке 2, то получите значение силу и прогибы, как по второй форме из линейного анализа. 

В оболочках, там эта чувствительность от начальной погиби еще сильнее. Там на эту тему даже диссертации пишут. Кроме этого, иногда бывает, что, например, во всяких сложных оболочечных штуках, роль этих imperfections выполняет сетка. Где-то какая-то несимметричность, какая-то численная неустойчивость, и из-за этого уже появляется паразитная нагрузка, которая по дистижению критического уровня внешней нарузки, тоже приводить к физической потере устойчивости.

 

И пока в голову приходят такие общие вещи:

- меняются ли результаты если поменять плотность сетки, геометрию сетки, порядок аппроксимации элементов?

- если чуть-чуть поменять геометрию, что-то куда-то отклонить, насколько сильно меняются результаты?

 

 И главное... Вы можете показать на скриншоте, как вы задавали нагрузки, какие у вас граничные условия, и как вы задавали эти imperfections, если задавали? 

 

 

 

 

[Jesse 958]

1 час назад, Orchestra2603 сказал:

всяких сложных оболочечных штуках, роль этих imperfections выполняет сетка.

ну да. На стандартных параболических тетрах сеткой создать возмущения неравномерностью сетки весьма тяжело..
Вот, к примеру, нагружаю балочку, на торце в месте приложения нагрузки загрубил - сделал нерегулярную сеточку (в остальной части регулярная). Балочка в итоге теряет устойчивость, но прогиб ооочень маленький (возможно, это и плюс).

На очень тонких оболочках чувствительность к качеству сетки, наверняка, намного ощутимей. 

Вообще, слыхал, что само по себе использование тетров (даже с хорошей плотностью и регулярностью построения) вносит относительно большие возмущения в расчётную модель, по сравнению с гексагональной, например..

 

[dbarlam 184]

Посмотрите что дает SOL 400

Nonlinear_buckling_SOL400.7z

[alex_y 0]

Спасибо за активность, но вопрос пока остаётся актуальным.

 

Orchestra2603:

13.01.2023 в 15:25, Orchestra2603 сказал:

начальные "несовершенства" (imperfections)

Спасибо за подробное разъяснение. Но сетка довольно подробная. Геометрия не симметричная от слова совсем. На мой взгляд в КЭМ более чем достаточно т.н. начальных "несовершенств" (imperfections).

13.01.2023 в 15:25, Orchestra2603 сказал:

И главное... Вы можете показать на скриншоте, как вы задавали нагрузки, какие у вас граничные условия, и как вы задавали эти imperfections, если задавали?

Уточните, пожалуйста, как загружать скриншоты в тему. 

Нагрузка простая - вынужденные перемещения (по всем степеням свободы) по периметру клетки + температурная нагрузка (с delta T = 59 градусов). Клетка вырезана из большой расчётной КЭМ с нелинейным решением в MSC Nastran 2013 SOL400. 

 

dbarlam:

Уточните, пожалуйста, в какой версии MSC Nastran вы проводили расчёт? 

У меня, при попытке запустить на расчёт, в файле f06 появляется фатальная ошибка:

NLBUCK=END

***USER FATAL MESSAGE 601 (IFP1D)

THE KEYWORD ON THE ABOVE CARD TYPE IS ILLEGAL OR MISSPELLED.

 

В QRG для MSC Nastran ничего нету по параметрам "NLBUCK" и "HDF5OUT".

 

Если вас не затруднит, покажите, пожалуйста, первую форму потери устойчивости и фактор с дополнительным параметром в разделе BEGIN BULK
PARAM    K6ROT  1000.

Интересно будет посмотреть.

 

[Orchestra2603 224]

1 hour ago, alex_y said:

Но сетка довольно подробная. Геометрия не симметричная от слова совсем. На мой взгляд в КЭМ более чем достаточно т.н. начальных "несовершенств" (imperfections)...

 

Можно поподробнее, пожайлуйста? У меня нет Настрана, так что заглянуть в файл проекта не могу, но есть желание вам помочь)) Все что я вижу на картинке, так это циллиндрическую оболочку с полуэллипсом в сечении, коэффициент при критической нагрузке и форму потери устойчивости.

1 hour ago, alex_y said:

Нагрузка простая - вынужденные перемещения (по всем степеням свободы) по периметру клетки + температурная нагрузка (с delta T = 59 градусов)

Т.е. по всему контуру жесткая заделка или какие-то ненулевые перемещения? Тогда получается, что load factor, он же применяется к сумме  температурной нагрузки и кинематической (простое нагружение), когда вы решаете линейную потерю устойчивости? А в нелинейной постановке у вас тоже также растет и температурная нагрузка, и перемешения на контуре? У меня просто есть опасение, что вы просто решаете две разные задачи и сравниваете то, что сравнивать некорретно.

 

1 hour ago, alex_y said:

Уточните, пожалуйста, как загружать скриншоты в тему. 

Я делаю так: ...

 

Spoiler

 Берете Paint, вставляете себе туда скриншот, редактируете, сохраняете у себя на диске файл, потом перетаскиваете или загружаете сюда...

Ставите курсор, куда хотите вставить картинку и нажимете "+"

 

 

 

 

 

 

 

 
 

 

 

[dbarlam 184]

Настран у меня 2022,3

Патран 2022,3

PARAM    K6ROT  100.0 - По умолчанию

Отткройте ZIP там есть первые 4 формы

На всякий случай посылаю

 

[статист 608]

2 часа назад, alex_y сказал:

Уточните, пожалуйста, как загружать скриншоты в тему. 

Пока не наберете 10 сообщений, то только через ссылку на внешний файлообменник

[dbarlam 184]

Коллега Новичок

Что Вас конкретно интересует. Мне кажется есть некая путаница. Nonlinear buckling  - в Настране ( и не только) это такой же расчет на собственные значения как и в 105 решении. Только матрица жесткости другая - с учетом нелинейностей.  

Но м.б. вам надо закритическое поведение конструкции ? 

Т.е. Post-Buckling Analysis. Это несколько иная опера. 

В первом подходе Вы получите критическое собств. значение . У меня получилось 2,9. Потом млжно немного изменить его - увеличив. Что я и сделал поставив фактор 2,0 на то , что Вы задали. И получил LAMDA=1.08. 

Т.е. почти 1,0 - это и есть Критическое значение с учетом нелинейного поведения конструкции. Теперь можно взять полученную форму и одеть ее на исходную геометрию (с какой-то амплитудой - например 1/2 толщины) и выполнить  Post-Buckling Analysis .

[статист 608]

3 минуты назад, dbarlam сказал:

Nonlinear buckling

Я так понимаю - это просто решение нелинейной статической задачи - получение матрицы жесткости - решение задачи на собственные значения?

[Orchestra2603 224]

11 minutes ago, dbarlam said:

Nonlinear buckling  - в Настране ( и не только) это такой же расчет на собственные значения как и в 105 решении. Только матрица жесткости другая - с учетом нелинейностей.  

 

8 minutes ago, статист said:

Я так понимаю - это просто решение нелинейной статической задачи - получение матрицы жесткости - решение задачи на собственные значения?

Да, уж... выходит, что в конце концов non-linear buckling - это расчет линейной потери устойчивости. Это прямо-таки контринтуитивно.  Прошу прощения.

В ANSYS такое делается просто как престресс (или с сохранением НДС через INISTATE), и потом linear buckling.

 

[dbarlam 184]

Матрица жесткости другая. Нелинейная. Можно ввести пластичность . Т.е. есть отличия. 

В обычном линейном расчете не учитываются все нелинейные добавки. Только часть. Так что есть разница.

[статист 608]

14 минут назад, Orchestra2603 сказал:

Да, уж... выходит, что в конце концов non-linear buckling - это расчет линейной потери устойчивости. Это прямо-таки контринтуитивно.  Прошу прощения.

В Autodesk Nastran меня тоже это сбивало с толку.

[статист 608]

Кстати, я так понимаю сила у вас нулевая взята:

 

Цитата

FORCE    2       95809           0.     .57735  .57735  .57735

 

И в одной, и в другой задаче. Но думаю это суть вопроса не меняет

Исхожу из вот этого:

https://knowledge.autodesk.com/search-result/caas/CloudHelp/cloudhelp/2019/ENU/NSTRN-Reference/files/GUID-7C0E0AB7-1119-4A79-8DC7-8824CD6A3DF0-htm.html

Может в MSC сила по другому задается