Оценка прочности сварного шва.

[Jesse 976]

требуется оценить прочность шва в стыке крыша-обечайка радиуса R от усилия F или равномерного давления (упрощённая модель на рис ниже, реальная конструкция сложнее - с рёбрами со всеми делами..).

Вытаскиваю эквивалентные усилия на кромке из МКЭ, используя опцию "Сила свободного тела".

Со срезом всё понятно.

С изгибом не очень...

Чтобы получить изгибные напряжения, нужен момент. Суммарный момент силы М по окружности ноль (данные проги, видимо она как-то суммирует вдоль окружности с учётом знака и получается ~0 ).
Но ведь мы можем аналитически чисто прикинуть M=F*R и далее сигма=M/W, где W - момент сопротивления ? Или так нельзя делать?
По моей методе изгибные напряжения получаются ~1 МПа.

Если считать по нормативке (пример ПНАЭ), то там оперируют погонным моментом

Значения получаются намного выше... примерно на 3 порядка.
 

Кто как считает?
Думаю далее ещё прикинуть расчет МКЭ с нарисованным швом и прогнать в осесимметричной поставновке, для успокоения души заказчика. 

Но пока что застрял на аналитическом расчёте...

[AlexArt 280]

Солид по узлу/элементу не могёт?

[AlexKaz 1,848]

5 часов назад, Jesse сказал:

Чтобы получить изгибные напряжения, нужен момент

Чтобы так утверждать, надо убедиться, что за 200+ лет в сопромате никто не вывел формулу Журавского... Да и другие формулы найдутся, связанные с касательными напряжениями.

6 часов назад, Jesse сказал:

мы можем аналитически чисто прикинуть M=F*R и далее сигма=M/W, где W - момент сопротивления ?

Конечно верно. Осталась маааленькая деталь - подставить корректные значения.

[Maik812 299]

Сварной шов это "очень растяжимое понятие"... Чем варили, какой электрод? Сварка в среде ? полуавтомат? кто варил ? Узбек или наш, то какого разряда? Как это вписывается в формулы. Ну получите вы расчетное значение, математика все стерпит.

Edited May 23, 2023 by Maik812

[статист 609]

10 часов назад, Jesse сказал:

Чтобы получить изгибные напряжения, нужен момент. Суммарный момент силы М по окружности ноль (данные проги, видимо она как-то суммирует вдоль окружности с учётом знака и получается ~0 ).

Всё вроде нормально считает (задал крутящий момент 1 Н).

Нужно точку только выбрать, относительно которой он момент будет считать и плоскость для координаты.

 

 

[Jesse 976]

13 часов назад, AlexKaz сказал:

Конечно верно. Осталась маааленькая деталь - подставить корректные значения.

аналитическим методом получилось 1 МПа

смущает пока что одно: в МКЭ расчете (осесимметричная постановка) напряжения на два порядка больше в окрестности шва и в самом шве

При этом в глобальной оболочечной модели (без шва) в окрестности шва на стыке напряжения 30-40 МПа.
Принцип святого Венана что-то не работает..

9 часов назад, статист сказал:

Всё вроде нормально считает (задал крутящий момент 1 Н).

не, с заданными моментами вопросов нет.
Я про момент от действия силы.
Более простой пример приведу: представим балочку двухопорную, жёсткие опоры на концах, в центре сила. На концах будет реактивные моменты разного знака. А теперь представь, что у нас есть возможность посмотреть только сумму реакции сразу на обоих опорах - они суммируются и получается нулик.
В моём изначальном примере то же самое, только вместо реакции сила свободного тела. Де факто момент на стыке днища-обечайки у "ведра" будет, а прога показывает сумму нуль..)

 

14 часов назад, AlexArt сказал:

Солид по узлу/элементу не могёт?

силу свободного тела или реакцию? нет

13 часов назад, Maik812 сказал:

кто варил ? Узбек или наш

узбеки плов варят, а наши - металл!

[vik_q 148]

30 минут назад, Jesse сказал:

Принцип святого Венана что-то не работает..

Видимо потому что это получилась консоль. И изгибная компонента на крайних слоях листа даёт напряжения у заделки (шва).

Я бы для начала посчитал плоскую задачу, из нее попытался вытащить погонную нагрузку (в виде искомого момента) и ее применял бы на круговой шов заданной длины. Будет не точно, конечно, но не на три порядка, наверное.

Ну и шов обычно варится с проплавлением и подваркой корня, если конструкция ответственная. Значит между торцем стенки и крышкой контакт "связанный".

[Maik812 299]

Можно спросить а предел текучести какой для шва вставили чтоб посчитать? Просто сам материал шва на 30-40% слабее относительно самого металла.  Как быть с этим и то что зависит от включений и главное качество от среды сварки.

[Jesse 976]

2 минуты назад, Maik812 сказал:

Можно спросить а предел текучести какой для шва вставили чтоб посчитать?

считаем что такой же как и у основного металла 08Х18Н10Т

 

2 минуты назад, Maik812 сказал:

Просто сам материал шва на 30-40% слабее относительно самого металла

у нас атомка - у нас на 5-10% разница..) максимум)

 

12 минут назад, vik_q сказал:

Видимо потому что это получилась консоль. И изгибная компонента на крайних слоях листа даёт напряжения у заделки (шва).

да, видимо расчётная схема/ГУ поменялись относительно глобальной модельки.
Я там ещё кучу упрощений ввёл типа сократил в раза 2 длину обечайки и крыши и огрубил там сетку. Видимо, всё это тоже повлияло...

[Bonus 70]

1 час назад, Jesse сказал:

аналитическим методом получилось 1 МПа

смущает пока что одно: в МКЭ расчете (осесимметричная постановка) напряжения на два порядка больше в окрестности шва и в самом шве

 

Да оно у Вас будет на 10 порядков больше, если сетку будете смельчать в линейной постановке. Вариантов два: 1 вытаскиваете реакции, делаете контакты или что там можно сделать, либо сечения какие там в этой проге можно сделать. 2 вариант делаете оболочкой модель и в этом месте толщина должна быть эквивалентна сечению. Далее смотрим верх низ и середину оболочки и получаем линеаризацию (грубо).

В реальности будет пластика, нужно правильно подбирать материалы что бы не хрупкие были, если стоит на улице то надо делать Шарпи тест на холодную, для тестовой сварки. Поэтому, общий принцип: сила на площадь и понижающие коэффициенты помимо основного 1,5 на текучесть, добавить 0,55-0,65 для сварного шва с конструктивным дефектом + 0,9 (или 1,1 на материал) и еще надо учесть погрешность толщины и коррозию.

Edited May 24, 2023 by Bonus

[Maik812 299]

14 минут назад, Jesse сказал:

считаем что такой же как и у основного металла 08Х18Н10Т

неправильно.. во первых перекаленость даст хрупкость и еще окисления и присадки дают неравномерность и пористость. Короче лажа.

[Bonus 70]

3 минуты назад, Maik812 сказал:

неправильно.. во первых перекаленость даст хрупкость и еще окисления и присадки дают неравномерность и пористость. Короче лажа.

Вообще, не должно быть, проволка должна быть сертифицирована и подобрана правильно, дальше зависит от сварщика. Регулируется коэффициентами я рекомендовал 0,55 это на тип шва. Вообще, шов лютое гавно, для такого применения, вообще не понятно почему разделку (фаску) не делают, но при этом это гавно считают в FEA.

[статист 609]

2 часа назад, Jesse сказал:

аналитическим методом получилось 1 МПа

смущает пока что одно: в МКЭ расчете (осесимметричная постановка) напряжения на два порядка больше в окрестности шва и в самом шве

Аналитика считает, что соединяемые детали жесткие. Это не так для твоей модели. Из-за податливости возникают дополнительные напряжения. Попробуй увеличить жесткость с помощью модуля упругости и посмотри на результат.

[jtok 850]

Что не используете функционал соединителя "Сварной шов" в задаче?

[Maik812 299]

1 час назад, Bonus сказал:

Вообще, шов лютое гавно, для такого применения, вообще не понятно почему разделку (фаску) не делают, но при этом это гавно считают в FEA.

Я и написал сразу.. еще сваривать будет очердной Усмон из солнечного Узбекистана.. Ну и как посчитать сварку?

Кстати была тут тема с французами.. атомные станции встали. в трубопроводах первого контура трещены и швы поплыли..

[AlexKaz 1,848]

2 часа назад, Jesse сказал:

аналитическим методом получилось 1 МПа

Чья "аналитика"?

Вот эта

22 часа назад, Jesse сказал:

Если считать по нормативке (пример ПНАЭ), то там оперируют погонным моментом

чем не нравится? Никто же не говорит, что аналитику надо брать без учёта длины шва и осевой симметрии.

Про размерности наконец неплохо вспомнить...

[Maik812 299]

 

как бы не попасть так же со сваркой..

[Fedor 1,620]

Варить надо с двух сторон в такой ситуации. При таком одностороннем слегка стукнешь и все отвалится. Мне такое в Белгороде на заводе металлоконструкций главный конструктор показывал. Это при растягивающих напряжениях в трещине... 

[Jesse 976]

2 часа назад, Bonus сказал:

добавить 0,55-0,65 для сварного шва с конструктивным дефектом + 0,9 (или 1,1 на материал) и еще надо учесть погрешность толщины и коррозию.

жадно. у нас даже ёмкости обычные оченб жёсткий контроль сварных швов на дефекты и прочее. Ёмкости системы безопасности АЭС. Коэф-т запаса шва как у основного металла принимаем чаще всего.

 

48 минут назад, статист сказал:

Аналитика считает, что соединяемые детали жесткие. Это не так для твоей модели. Из-за податливости возникают дополнительные напряжения. Попробуй увеличить жесткость с помощью модуля упругости и посмотри на результат.

да, поиграться можно тут ещё. Хотя ответ отправил уже)
Ещё мысля в голову пришла как преодолеть проблему "нулевого момента" у круглых кромок: можно просто разбить на части Split да и всё) должно сработать. Позже проверю.

 

47 минут назад, jtok сказал:

Что не используете функционал соединителя "Сварной шов" в задаче?

Так он под американские стандарты.
А нагрузки то же самое по сути показывает что и опция "Сила свободного тела"

7 минут назад, Fedor сказал:

Варить надо с двух сторон в такой ситуации. При таком одностороннем слегка стукнешь и все отвалится. Мне такое в Белгороде на заводе металлоконструкций главный конструктор показывал. Это при растягивающих напряжениях в трещине... 

думаете тут с двух сторон приварят? вот оригинал моделька, в разрезе место пролегания шва на стыке обечайки и конической крыши

 

36 минут назад, AlexKaz сказал:

чем не нравится?

ну, во-первых вот этим

Т.е. мало того что обечайка не учитывается, ещё и шарнирно опёрта)) т.е. в опорах момента нету. Это про нагрузки
 

Вот, вообще говоря, результаты глобальной модели.

В окрестности шва 30-40 МПа

[AlexKaz 1,848]

14 минут назад, Jesse сказал:

думаете тут с двух сторон приварят?

для выяснения этого момента не модельки в солидах надо крутить и по форуму спрашивать совета, а открыть КД.