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.

[dbarlam 184]

По-поводу силы - в модели задано Prescribed Displacement. НЕ вдаваясь в детали - в этом случае Настран требует команду FORCE. Задание Prescribed Displacement на самом деле это задание нагрузки . Посмотрите в описаниях - там есть детали. Не  играет роли какая задача - линейная , нелинейная.  

Для желающих - посиотрите 

https://enterfea.com/linear-buckling-explained/

https://enterfea.com/nonlinear-buckling-explained-simply/

[статист 608]

6 минут назад, dbarlam сказал:

По-поводу силы - в модели задано Prescribed Displacement. НЕ вдаваясь в детали - в этом случае Настран требует команду FORCE. Задание Prescribed Displacement на самом деле это задание нагрузки . Посмотрите в описаниях - там есть детали. Не  играет роли какая задача - линейная , нелинейная.  

Спасибо, да я вспомнил: настран без приложенной силы решать не хочет.

[dbarlam 184]

Коллега статист

В двух прилагаемых статьях показано как задаются Prescribed Displacement

A Method to Enforce Displacement Boundary Conditions in Finite Element Analysis .pdf PRESCRIBED DISPLACEMENT .pdf

[статист 608]

2 часа назад, dbarlam сказал:

Коллега статист

В двух прилагаемых статьях показано как задаются Prescribed Displacement

A Method to Enforce Displacement Boundary Conditions in Finite Element Analysis .pdf 67 \u041a\u0431 · 1 скачивание PRESCRIBED DISPLACEMENT .pdf 1 \u041c\u0431 · 1 скачивание

Спасибо, @dbarlam, обязательно почитаю. Последняя книжка для меня, кстати, сейчас актуальна

https://www.sciencedirect.com/book/9780128098318/basic-finite-element-method-as-applied-to-injury-biomechanics

[alex_y 0]

Orchestra2603:

16.01.2023 в 12:29, Orchestra2603 сказал:

Можно поподробнее, пожайлуйста?

Клетка длиной около 1 м, радиусные зоны с переменный радиусом. Строительная высота - около 9 см. По длине есть небольшой изгиб. Симметрия отсутствует. Геометрия профиля очень похожа на лобовую часть крыла. Обшивка толщиной 3 мм. 

 

16.01.2023 в 12:29, Orchestra2603 сказал:

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?

Фактически, вынужденные перемещения - это жёсткая заделка. ГУ, в данном случае, конечно оказывают какое-то влияние на результат расчёта устойчивости (в сторону увеличения запаса). Это, как если бы балку Эйлера нагружать силой или перемещением (фактически заделкой) - результаты с перемещениями получаются менее консервативными ,что предсказуемо. Но это не меняет суть вопроса.

Да, простое нагружение температурной нагрузкой и перемещениями.

Да, все верно, в нелинейном решении температурная нагрузка и перемещения на контуре прикладываются за 20 шагов.

 

16.01.2023 в 12:29, Orchestra2603 сказал:

Я делаю так: ...

Спасибо! Как наберу более 10 сообщений, обязательно воспользуюсь.   

 

 

16.01.2023 в 13:43, Orchestra2603 сказал:

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

Хорошая идея. Не знаю как нечто похожее реализовать в MSC Nastran. Было бы неплохо взять НДС последнего шага нелинейного решения и далее провести расчёт устойчивости в SOL105 (линейном решателе). Коллеги, если кому-нибудь приходилось подобные задачи решать в MSC Nastran, поделитесь, пожалуйста, методикой. 

 

dbarlam:

16.01.2023 в 12:47, dbarlam сказал:

Настран у меня 2022,3

Спасибо. Параметры NLBUCK и HDF5OUT не определяются даже в QRG MSC Nastran 2018, а выше версии у меня нету возможности использовать.

 

16.01.2023 в 13:21, dbarlam сказал:

Но м.б. вам надо закритическое поведение конструкции ? 

Нет. Предположительно, формы потери устойчивости на основе линейного и нелинейного решений, при одинаковом НДС, должны совпадать или быть похожими. Коэффициенты запаса устойчивости должны быть близкими.

На тестовых задачах на пластинке - так и есть, все четко! Для линейного и нелинейного решений - формы совпадают. Разница по запасам несущественная (во втором-третьем знаке после запятой). И не важно чем нагружается тестовая пластика - силами или перемещениями по периметру. 

У Вас форма потери устойчивости на основе нелинейного решения также не соответствует форме потери устойчивости на основе линейного решения. Коэффициенты запаса по устойчивости тоже сильно отличаются. Собственно, в этом суть вопроса.  

16.01.2023 в 13:52, dbarlam сказал:

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.

Если можно, поясните, поподробнее, пожалуйста.

 

статист:

16.01.2023 в 14:20, статист сказал:

Кстати, я так понимаю сила у вас нулевая взята:

Согласен с dbarlam.

 

    

 

[dbarlam 184]

Фактически Nonlinear Buckling  это тот же процесс что и в 105-м решении. Доходите до опреденного шага

(любого на выбор - не обязательно последнего , можно и для каждого шага) и для полученного НДС выполняете поиск собственных значений и форм. В простейших случаях - например пластинка , все  близко и похоже.

В сложных конструкциях картина как правило иная. Совсем необязательно совпадение/похожесть со 105-м решением.

Именно поэтому и разработана процедура  Nonlinear Buckling . в старину да и сейчас часто делают 105-е , потом напяливают полученную форму (берут как правило 1-ю , но это отдельный вопрос) с разными амплитудами - половина толщины или больше и гоняют для нагрузок превышающих полученное критическое значение. Где программа вылетит - там и настоящее критическое значение. Для сложных задач  в случае плохой сходимости рекомендуют использовать Arc-length method.

[alex_y 0]

21 час назад, dbarlam сказал:

Фактически Nonlinear Buckling  это тот же процесс что и в 105-м решении. Доходите до опреденного шага

(любого на выбор - не обязательно последнего , можно и для каждого шага) и для полученного НДС выполняете поиск собственных значений и форм. В простейших случаях - например пластинка , все  близко и похоже.

Звучит очень логично. Осталось только правильно реализовать идею)

Коллеги, кому приходилось проделывать такие манипуляции для расчёта устойчивости в MSC Nastran 2013 (2018) - поделитесь инструкцией, пожалуйста.

 

При формировании входного файла из MSC Patran, с включенной галкой "Buckling" для SOL106 в разделе BEGIN BULK формируется параметр PARAM    BUCKLE  2. Насколько я понимаю, двойка, в данном параметре, как раз означает - взять НДС последнего шага нелинейного решения для расчёта устойчивости. 

Если в моём файле (архив BUCKL_SOL106.zip) все настроено верно, то очень смущает результат расчёта.

21 час назад, dbarlam сказал:

В сложных конструкциях картина как правило иная. Совсем необязательно совпадение/похожесть со 105-м решением.

Согласен с этим, но смущает, то, что у меня много этих клеток с разной толщиной и нагрузками. Уже писал об этом. Повторю:

"Результаты получаются не физичные. Разброс запасов по устойчивости между клетками не более +-0.1 при совершенно разных габаритных размерах, толщинах и нагрузках. Т.е. устойчивость на основании нелинейного решения показывает непредсказуемый и нефизичный результат."

Кроме этого - минимальный запас по устойчивости (SOL106 Buckling) получился в минимально нагруженной клетке. Хотя рядом клетка с такими же геометрическими параметрами и сжимающей и сдвиговой нагрузкой существенно большей - а запас по устойчивости получается выше! (чего, в принципе, не может быть).

От этого, собственно, возникает вопрос и скептическое отношение к достоверности результатов расчёта устойчивости на основе нелинейного решения с ГУ в виде перемещений по периметру (MSC Nastran 2013, SOL106 Buckling). Или что-то делаю не правильно. 

 

[dbarlam 184]

Уточню - SOL106 Buckling только позволит уточнить полученное в 105-м собсвенное значение . Но далее надо делать полный нелинейный расчет. Т.е. расчет с большими перемещениями. Посмотрите как себя ведет консструкция. Где она схлопывается. Постройте график для этого  узла. Там где график загивыется резко вверх там

и есть критическое значение. Я использовал эту технику 30 лет назад . И все ,кстати , успешно проверили на испытаниях. 

Когда делаете это надо силу конечно увеличить , Чтобы гарантированно добраться до нужной точки.

[dbarlam 184]

Посмотрите  прилепленные материалы. Там есть презентация которую я когда-то готовил для курсов повышения квалификации инженеров-расчетчиков. Там есть и статьи на которых все эти трюки основаны.

MSC Nastran Nonlinear buckling(SOL106) example, what to look in the results_.pdf Nonlinear Buckling .pptx b106-buck.dat buck.zip

Забыл еще одну презентацию поставить

BUCKLING_PRESENTATION_WEBINAR.pdf

[dbarlam 184]

Коллега статист 

В продолжение темы  - посмотрите прилепленную статью , в $3,1 описана по пунктам вся процедура

расчета устойчивости с учетом нелинейности и несовершенств

Non-linear Buckling and Post-buckling Analysis of Cylindrical Shells Subjected to Axial Compressive Loads.pdf