Глюки Simulation?

[heatsinker 1]

Приветствую всех форумчан!

Столкнулся с такой проблемой: 1) провожу статический анализ детали и получаю результаты; 2) затем копирую исследование, меняю материал (технический чистый титан (Ti-55) на алюминиевый сплав 6063-Т1, получаю результаты; 3) при сравнении результатов вижу: а) макс напряжения - технический чистый титан (Ti-55) = 152,4 Мпа, а 6063-Т1 = 151,95 МПа; б) макс перемещения - технический чистый титан (Ti-55) = 0,55 мм, а 6063-Т1 = 0,84 мм. Результаты исследований выглядят странно, т.к. предел прочности 6063-Т1 всего 150 МПа и деталь должно было порвать, но этого не произошло (не вылетело даже предупреждение о больших перемещениях). Версия солида 2023 SP5.0, все материалы из стандартной библиотеки, прошу помощи куда копать?

ЗЫ: Если нужно могу скинуть файл модели и тд.

[heatsinker 1]

Чет не могу прикрепить изображения, видимо эта опция для меня не доступна...Ниже по ссылкам скрины креплений и нагрузки в исследованиях, а также файл детали.

Рама

Крепления

Нагрузка

[Jesse 961]

18 часов назад, heatsinker сказал:

Результаты исследований выглядят странно, т.к. предел прочности 6063-Т1 всего 150 МПа и деталь должно было порвать

ничего странного: напряжения в линейном статическом анализе определяются лишь модулем Юнга и коэф-ом Пуассона. Наверняка эти параметры для обоих ваших металлов близки, поэтому и напряжения похожие получились..

 

18 часов назад, heatsinker сказал:

(не вылетело даже предупреждение о больших перемещениях)

думаю, у вас заблуждение о том, в каком случае вылетает предупреждение о больших перемещениях - отнюдь не при напряжениях, превышающих предел прочности))

 

18 часов назад, heatsinker сказал:

Версия солида 2023 SP5.0

у меня на две версии старше, поэтому открыть и посмотреть файл не могу.. Но рекомендую эту тонкостенную трубу с такими креплениями считать оболочками, а на твердым телом))

[heatsinker 1]

2 часа назад, Jesse сказал:

ничего странного: напряжения в линейном статическом анализе определяются лишь модулем Юнга и коэф-ом Пуассона. Наверняка эти параметры для обоих ваших металлов близки, поэтому и напряжения похожие получились..

Данные материалов из стандартной библиотеки солида:

технический чистый титан (Ti-55) - модуль упругости = 105 ГПа, коэф. Пуассона = 0,37;

алюминиевый сплав 6063-Т1 - модуль упругости = 690 МПа, коэф. Пуассона = 0,33.

Как вы думаете, такие параметры можно считать похожими?

2 часа назад, Jesse сказал:

думаю, у вас заблуждение о том, в каком случае вылетает предупреждение о больших перемещениях - отнюдь не при напряжениях, превышающих предел прочности))

Честно говоря, я не технарь по образованию, поэтому не судите строго)

Я считал, что при такой силе воздействия, при которой напряжения превышают предел прочности материала, перемещения будут максимальными и, соответственно, должно вылететь предупреждение о таких перемещениях. Величина перемещений зависит от матрицы жесткости материала, и, наверное, у материала 6063-Т1 она достаточно "жесткая" и поэтому предупреждения не было)

У меня такой уточняющий вопрос: понять порвет деталь под нагрузкой можно только по данным эпюры напряжений и ждать предупреждения от солида не стоит?

3 часа назад, Jesse сказал:

у меня на две версии старше, поэтому открыть и посмотреть файл не могу.. Но рекомендую эту тонкостенную трубу с такими креплениями считать оболочками, а на твердым телом))

Объясните пожалуйста, а что это изменит, с точки зрения решателя солида? Труба у меня 25х1,5.

[ak762 313]

3 hours ago, Jesse said:

модулем Юнга и коэф-ом Пуассона. Наверняка эти параметры для обоих ваших металлов близки, поэтому и напряжения похожие получились..

посмотрел материалы в библиотеке СВ, разница модуля Юнга титана и алюминия порядка 30%
Если мах. напряжения близки к предельным то может стоит перейти на нелинейный расчет

Изменено 7 января пользователем ak762

[heatsinker 1]

13 минут назад, ak762 сказал:

посмотрел материалы в библиотеке СВ, разница модуля Юнга титана и алюминия порядка 30%
Если мах. напряжения близки к предельным то может стоит перейти на нелинейный расчет

Для моей задачи проводить нелинейный расчет нет необходимости - деталь должна работать в пределах упругих деформаций. А расчет на прочность с применением материала 6063-Т1 я провел только из-за того, что бы в сравнении оценить возможные глюки решателя...как-то так.

[Jesse 961]

20 часов назад, heatsinker сказал:

У меня такой уточняющий вопрос: понять порвет деталь под нагрузкой можно только по данным эпюры напряжений и ждать предупреждения от солида не стоит?

не стоит))
вердикт пока что выносит только оператор Simulation'а

 

20 часов назад, heatsinker сказал:

Я считал, что при такой силе воздействия, при которой напряжения превышают предел прочности материала, перемещения будут максимальными и, соответственно, должно вылететь предупреждение о таких перемещениях.

большие напряжения и текучесть могут быть и без больших перемещений))

 

20 часов назад, heatsinker сказал:

Объясните пожалуйста, а что это изменит, с точки зрения решателя солида? Труба у меня 25х1,5.

скорость расчета. проще в некотором отношении оценивать полученные результаты.
Если тетрами считать, то там больше вероятнсоть получить сингулярность и прочие няшности))

20 часов назад, ak762 сказал:

Если мах. напряжения близки к предельным то может стоит перейти на нелинейный расчет

я обычно сначала оцениваю область (% объёма материала), где напряжения превышают допускаемые. Если область очень мала, то это приведёт только к лишней трате времени, нервов.. будет порождать сомнения))

[heatsinker 1]

9 часов назад, Jesse сказал:

скорость расчета. проще в некотором отношении оценивать полученные результаты.

Если тетрами считать, то там больше вероятнсоть получить сингулярность и прочие няшности))

В общем, то что я принял за глюки оказалось банальной сингулярностью. Измельчил сетку в области макс напряжений и они стали расти вместе с уменьшением размеров тетраэдров, но сходимость так и не получил. Jesse, помогите пожалуйста разобраться как посчитать эту деталь оболочкой и интерпретировать результаты.

На сколько я понял можно прямо в статическом исследовании настроить условия так, что решатель будет считать деталь как оболочку. Я настроил через опцию "определить оболочку выбранными гранями", но можно было и через "менеджер оболочки". Определение оболочки - выбрал все наружные грани трубы и настроил их как "нижняя поверхность" оболочки. Крепления и нагрузка по сути остались прежние, за исключением того, что теперь снизу трубы зафиксирована не грань трубы, а кромка оболочки. Сетка сразу макс качества, поскольку исследование считается очень быстро. Вот эпюры напряжения, перемещения и деформации. Правильно ли я все сделал и как оценить результаты в случае с оболочкой?

[Jesse 961]

12 часов назад, heatsinker сказал:

Я настроил через опцию "определить оболочку выбранными гранями", но можно было и через "менеджер оболочки".

лучше выбранными гранями

 

12 часов назад, heatsinker сказал:

Правильно ли я все сделал и как оценить результаты в случае с оболочкой?

в целом норм)
на будущее совет дам: вы перемещения смотрите в увеличенной деформации, а напряжения - в единичном, или даже вообще в недеформированном виде. Так понимание лучше будет что и как у вас работает.
В целом видно, что средняя часть трубы работает как двухопорная балка: справа - жёсткая заделка, слева - ближе к свободному шарнирному опиранию. То есть макс. напряжения и должны быть ближе к заделке, как и аналитика говорит нам.

Единственное что смущает - у вас нагрузки , да и сама модель симметричны относительно плоскости XY, а в эпюре напряжений получилось какое-то несимметричное красное "пятно". В общем, перепроверьте нагрузки, закрепления..

И последнее.. в случае оболочек там такая хитрость бывает: если коротко, то напряжения на верхних и на нижних волокнах могут отличаться.

Может помните из универа были мембранные напряжения, изгибные... Так вот, в сумме они могут давать несимметричную по сечению оболочки картинку напряжений, как-то так:

 

В общем, заходите в определение эпюры напряжений, и там выбираете "Снизу" (по умолчанию выводится "Сверху"). На нижней стороне оболочки напряжения могут оказаться больше.. И можно таким макаром впросак попасть..)

Есть ещё нюансы, но пока с этим разберитесь.. Для начинающего итак много))

[jtok 818]

1 час назад, Jesse сказал:

Не по теме. Вот эти вертикальные ребра в уторном шве не нужны:

Лишняя сварка только и очаг коррозии. На прочность уторного шва и вообще на прочность в этом месте они не влияют.

Хотя это самое нагруженное место обычно у вертикальных емкостей.

[Jesse 961]

4 часа назад, jtok сказал:

Лишняя сварка только и очаг коррозии.

у нас сварка по атомным нормам -  куча контроля и дефектоскопии

 

4 часа назад, jtok сказал:

Хотя это самое нагруженное место обычно у вертикальных емкостей.

да , тут бак коротенький, при сейсмике его не сильно будет "колбасить" на опоре..

 

4 часа назад, jtok сказал:

На прочность уторного шва и вообще на прочность в этом месте они не влияют.

про устойчивость тоже не стоит забывать. А рёбра в этом случае хорошо помогают кста)

[heatsinker 1]

4 часа назад, Jesse сказал:

Единственное что смущает - у вас нагрузки , да и сама модель симметричны относительно плоскости XY, а в эпюре напряжений получилось какое-то несимметричное красное "пятно". В общем, перепроверьте нагрузки, закрепления..

Перепроверил все, вроде норм - пятно симметрично относительно плоскости XY.

6 часов назад, Jesse сказал:

И последнее.. в случае оболочек там такая хитрость бывает: если коротко, то напряжения на верхних и на нижних волокнах могут отличаться.

Может помните из универа были мембранные напряжения, изгибные... Так вот, в сумме они могут давать несимметричную по сечению оболочки картинку напряжений, как-то так:

 

Спасибо за пояснения! Я, к сожалению, не технарь по образованию, но разобраться в этом интересно. Если подскажете что почитать, то буду очень признателен)

6 часов назад, Jesse сказал:

В общем, заходите в определение эпюры напряжений, и там выбираете "Снизу" (по умолчанию выводится "Сверху"). На нижней стороне оболочки напряжения могут оказаться больше.. И можно таким макаром впросак попасть..)

Макс напряжения на верхней грани оболочки 71,2 МПа, а на нижней 69,5 МПа. Вроде не существенная разница.

 

Решил поэкспериментировать и измельчил сетку в области макс напряжений - опять не сходится. По всей видимости, не получится у меня с таким креплением добиться приемлемых результатов.

Постараюсь описать условия работы детали, может кто-нибудь подскажет как правильно ее закрепить.

Эта деталь (труба) является элементом рамы инвалидной коляски. Закреплена она в детали типа вилка (другой вид) двумя винтами. Вилка в свою очередь опирается на плату регулировки оси заднего колеса. Нагрузка (1500N) равномерно распределяется по отрезку трубы 410мм (зона посадки).

[vik_q 138]

9 часов назад, heatsinker сказал:

Эта деталь (труба) является элементом рамы инвалидной коляски. Закреплена она в детали типа вилка (другой вид) двумя винтами. Вилка в свою очередь опирается на плату регулировки оси заднего колеса. Нагрузка (1500N) равномерно распределяется по отрезку трубы 410мм (зона посадки).

Почти наверняка ваш максимум находится на границе приложения либо нагрузки, либо креплений. А это значит, что точного решения в этой области вы не получите. Более-менее честные значения напряжений программа считает только на удалении от схематизированных закреплений и нагрузок.

Если хотите более точное решение-нужна более подробная модель. Все винты и их контакты с другими деталями придется моделировать в расчете. По хорошему учесть, что вилка пластиковая, а труба - металлическая. Но нужно ли это?

Если вам нужны точные данные по всей трубе - моделируете окружающие детали, на них накладываете закрепления, а между этими деталями и интересующей трубой задаете честный контакт. Тогда будет точное решение по всей трубе, а погрешности останутся на окружающих деталях. Если нужно решение на какой-то части трубы вдали от нагрузок и закреплений (например в зоне изгиба) - вашей модели достаточно.

 

upd/ если вы прям очень серьезно настроены продолжать - ищите инструменты pin, которые позволяют моделировать заклепки/штифты или изучайте схематизацию болтовых соединений в расчете simulation, Рисовать настоящие болты с резьбой для расчета прочности точно не надо.

Изменено 10 января пользователем vik_q

[Jesse 961]

16 часов назад, heatsinker сказал:

Постараюсь описать условия работы детали, может кто-нибудь подскажет как правильно ее закрепить.

если ориентироваться на крепления во втором сообщении, то норм)
Можно, конечно, поиграться ещё с нижним креплением, ибо там должны остаться ещё степени свободы, но на напряжения сверху это не должно сильно повлиять.

 

16 часов назад, heatsinker сказал:

По всей видимости, не получится у меня с таким креплением добиться приемлемых результатов.

сингулярность чаще всего будет только в узком месте. Смотрите напряжения на небольшом удалении от сингулярности (3-4 элемента). Можно ещё проще: сильно уплотните сетку, ограничьте шкалу сверху на ваше значение допускаемых напряжений, и просто смотрите тупо на красноту: если краснота охватывает очень небольшой участок, то на более сложные расчеты можно с 99% вероятностью забить. Даже я так делаю, хоть не первый год в расчетах. Когда на потоке куча конструкций стоит, намного быстрее так оценивать, чем каждый раз с пластическими расчетами возиться..))
Что касается непросредственно оценки прочности, то есть даже если ориентироваться на тот красненький максимум на вашей картине напряжений, то напряжения там очень даже скромные..)) на удалении так вообще хорошо!
Возьмите предел текучести для ваших металлов, поделите на 3 - получите допускаемые с крепким запасом на динамику и прочее. Для начала это норм. Дальше будете уточняться))

 

16 часов назад, heatsinker сказал:

Спасибо за пояснения! Я, к сожалению, не технарь по образованию, но разобраться в этом интересно. Если подскажете что почитать, то буду очень признателен)

больше для инженеров, конструкторов подойдёт Беляев - Сопротивление материалов. Про балки у него хорошо написано. Кстати, вашу трубу по идее можно было б изловчиться посчитать балками в МКЭ: в чём плюс, там не бывает никаких сингулярностей и всё идеально сходиться с аналитикой, с балочной теорией.
Что касается пластин и оболочек, то можно полистать Тимошенко, Войновский, Кригер - Пластинки и Оболочки. 
Но этот труд больше годится для спецов и расчётчиков. там и математики больше...