Хитрые задачи в МКЭ и МДТТ

[waze4534 0]

Необходимо рассчитать предельную нагрузку на подвешенную емкость. Как провести анализ не ограничив геометрию емкости? 

[Orchestra2603 239]

On 7/18/2024 at 1:24 PM, Jesse said:

Ещё такой вопрос:  обычно когда считаю железку не по нормативному документу, смотрю только эквивалентные напряжения (Мизес или интенсивность напряжений).
 А если решается контактная задача, то ведь по идее обязательно надо ставить условие прочности по sigma1, ну т.е. по нормальным напряжениям в области контакта? И сравнивать их с допускаемыми условно 0,65 от предела текучести?

 

Просто если какой-нибудь подшипник рассматривать, то там возникает НДС, близкий к всестороннему сжатию, соотв-но эквивалентные напряжения очень малы...
А контактные напряжения - огого! Тысячи МПа! Получается моя логика в первом абзаце неверна?

У меня такая логика...

 

Если мы имеем дело с хрупким материалом, то критичны именно растягивающие напряжения. Они же раскрывают микротрещины. Разрушение непластичных материалов при сжатии - это вообще отдельная песня. Вроде как считается, что на начальной стадии там разрушение происходит из-за максимальных касательных напряжений (типа как сдвиговая трещина II типа) на каком-то дефекте, на границах между зернами и т.п. Потом, правда, это всё в какой-то момент все равно переходит в трещину нормального отрыва I-го типа. При этом там сильно играет роль двух- или трехосность сжатия. Потому что tau при сжатии по x компенсируются противоположиными по знаку tau от сжатия по y. Там еще свойства контакта между гранями трещин влияюь, трение, адгези. Суммарным касательным напряжениям от сжатия не надо еще это трение преодолеть, чтобы она вообще росла. 

 

Но, так или иначе, в данном случае, если у вас примерно sigma1 = sigma 2 = sigma3, то там максимальные касетельные напряжения будут почти ноль. Получается, если у вас хрупкий материал, то всестороннее сжатие - это даже предпочтительный сценарий. Оно даже как бы увеличивает прочность детали, мешает трещинам расти. Если там устойчивость нигде не теряется, конечно. Бояться надо положительных сигма1, а не отрицательных.

 

Если материал пластичный, то тогда все стандартно. Критерий Мизеса, и в путь! :) И там опять же все не на сигма1 одном завязано, там тоже все от разности главных напряжений зависит. Так что, так или иначе, по одному сигма1 что-то смотреть некорректно, имхо. И, таки да, по Мизесу напряжения тоже будут близки к нулю. Так что, имхо, это вполне нормально, что какие-то сигма1 по модулю очень большие.

 

 

[Fedor 1 620]

Цитата

А контактные напряжения - огого! Тысячи МПа!

Обычно говорят о герцевских напряжениях. Их получают экспериментально. Они еще и от числа циклов зависят, то есть усталости. Тут надо в Деталях машин смотреть. Усталость дело  чисто экспериментальное... 

 

https://pinega3.narod.ru/durabi/Durability.htm  вот тут пытался все объединить :) 

Изменено 24 июля пользователем Fedor

[Jesse 972]

18 часов назад, Orchestra2603 сказал:

Получается, если у вас хрупкий материал, то всестороннее сжатие - это даже предпочтительный сценарий.

ну не знаю... вы по льду ходили?)
Ещё хорошо видно как трещина по льду от сжатия идёт, если молотком по кубу льда ударить.
 

А так понятно: смотрим по сигма1 только для хрупкого материала..

[Orchestra2603 239]

5 hours ago, Jesse said:

ну не знаю... вы по льду ходили?)

Во по льду как раз я не только ходил,а имел всяческие довольно близкие отношения лет так 10. И до сих пор имею )))

 

При ударе молотка, трещины как раз и расходятся от растягивающих напряжений в верхние слоях льдины. Вот, при одноосном сжатии есть любопытная штука. В лабораторных условиях образцы разрушаются при сжимающих напряжениях 1 - 10 МПа. А вот при контакте с вертикальной стенкой делают замеры, и там проявляется в узкой зоне 50 МПа и более. И лёд такое спокойно выдерживает.

 

При растяжении образцов одноосном хрупкое разрушение наступает примерно при 0.1 МПа, кстати говоря.

[Борман 2 393]

Есть регулирующие клапаны с линейной и равнопроцентной расходной характеристикой.

Кто в курсе в каких случаях применяется одна, а в каких другая ?

[soklakov 1 482]

18.07.2024 в 13:24, Jesse сказал:

Просто если какой-нибудь подшипник рассматривать, то там возникает НДС, близкий к всестороннему сжатию, соотв-но эквивалентные напряжения очень малы...
А контактные напряжения - огого! Тысячи МПа!

Так ведь и допускаемые контактные напряжения в тысячи мегапаскаль.

24.07.2024 в 10:13, Fedor сказал:

Обычно говорят о герцевских напряжениях. Их получают экспериментально.

плюс, @Jesse , стоит учитывать это.

и в эксперименте контактные напряжения в тысячи мегапскаль как раз не рушат материал из-за того, что там близко к всестороннему.

[Jesse 972]

15 часов назад, soklakov сказал:

Так ведь и допускаемые контактные напряжения в тысячи мегапаскаль.

 вы где-нибудь находили допускаемые контактные напряжения?)
Ставили когда-нибудь такое условие прочности, чтоб контактные напряжения были меньше допускаемых?

[Fedor 1 620]

Есть в любом букваре по Деталям машин расчет на контактную прочность. Сигма аш и все такое. Курсовик по редукторам обязателен для студентов машиностроителей ... https://studfile.net/preview/2899626/page:5/   :)

[Jesse 972]

14 часов назад, Fedor сказал:

Есть в любом букваре по Деталям машин расчет на контактную прочность. Сигма аш и все такое. Курсовик по редукторам обязателен для студентов машиностроителей ... https://studfile.net/preview/2899626/page:5/   :)

получается надо ориентироваться только на твёрдость при определении допускаемых контактных напряжений?
А если без поверхностной обработки деталь и нет данных по твёрдости как тогда быть?

Изменено 26 августа пользователем Jesse

[Fedor 1 620]

Измерить твердость ... :)

https://ru.wikipedia.org/wiki/Твёрдость   

https://studfile.net/preview/4200365/page:6/    Можно твердость прикинуть по пределу прочности... 

https://ru.wikipedia.org/wiki/Предел_прочности   

[Fedor 1 620]

https://dpva.ru/Guide/GuideUnitsAlphabets/GuideUnitsAlphabets/Hardness/ProchnRastTverdost/   

[Jesse 972]

Имеется клапан, к которому с двух сторон привариваются трубопроводы. И нагрузки соотв-но от этих трубопроводов передаются на патрубки клапана и на корпус.

Нагрузки представляют собой изгибающий момент и растягивающее усилие.
Кто как такие конструкции считает в МКЭ? Ведь в статике с исходной постановке без закреплений такое не посчитать... 
Я обычно закрепляю сначала с одной стороны и прикладываю момент с противоположной. Затем меняю закрепление и момент местами. Беру худший вариант по напряжениям.
Как по нормальному такое посчитать? 
Напрашивается динамика с большим демпфированием и/или на большом интервале времени, но там и проблемы со сходимостью, и расчет долгий...

Изменено 11 часов назад пользователем Jesse

[jtok 848]

У вас же по любому есть опоры на трубопроводах? Можно считать, ограничиваясь геометрией от опоры до опоры, применяя на опорах правильные граничные условия. Тогда не нужно будет переключаться в две задачи

[Jesse 972]

59 минут назад, jtok сказал:

У вас же по любому есть опоры на трубопроводах?

полагаем, что трубопроводы достаточно длинные и мы не знаем как они там вдали закреплены.. известна только нагрузка

[Борман 2 393]

Клапан должен быть типовой, который не надо проверять проверять в каждой трубопроводной системе, в которой он стоит. Для этого нужно определить доп. нагрузки на клапан. Ну да типа тут закрепил, а там погнул, потом наоборот.

А потом уже трубопроводную систему проектировать с этими ограничениями. 

[Orchestra2603 239]

6 hours ago, Jesse said:

Как по нормальному такое посчитать? 

Если степеней свободы в системе не очень много (скажем, до миллиона), то можно попробовать решать гармонический анализ на 0 Гц (или близкой к нуле частоте) модальной супепозицией, учитывая сосбтвенные частоты и формы, начиная с 7 и до конца. Иначе, все это упирается в машинное время.

Дело в том, что если первые 6 форм с околонулевой собственной частотой учитывать, то в 0 Гц частты внешнего возбуждения матрица динамической жесткости будет вырожденной, а около 0 Гц - плохо обусловленной, т.е. результат может быть вообще рандомным из-за численной неустойчивости. Но если их (этих первых 6 форм) вклад исключить, то движения как твердого цела исключаются, и все становится норм.

Но тут еще проблема, что бывает очень сложно заранаее предугадать, что на какой-то 10000-й форме вклад в суммарную жесткость все-таки есть, и он может быть и немаленьким. Так что для надеждности лучше брать вклады от всех формы, а их столько, сколько степеней свободы системе.

Изменено 5 часов назад пользователем Orchestra2603

[Jesse 972]

5 часов назад, Борман сказал:

Клапан должен быть типовой, который не надо проверять проверять в каждой трубопроводной системе, в которой он стоит

не, у нас наоборот: типовые трубы по НР-068-05, а клапаны всякие разные. В основном не типовые..

 

2 часа назад, Orchestra2603 сказал:

Если степеней свободы в системе не очень много (скажем, до миллиона), то можно попробовать решать гармонический анализ на 0 Гц (или близкой к нуле частоте) модальной супепозицией, учитывая сосбтвенные частоты и формы, начиная с 7 и до конца. Иначе, все это упирается в машинное время.

Дело в том, что если первые 6 форм с околонулевой собственной частотой учитывать, то в 0 Гц частты внешнего возбуждения матрица динамической жесткости будет вырожденной, а около 0 Гц - плохо обусловленной, т.е. результат может быть вообще рандомным из-за численной неустойчивости. Но если их (этих первых 6 форм) вклад исключить, то движения как твердого цела исключаются, и все становится норм.

хм. интересно даже не думал если честно решать в линейной динамике на основе форм колебаний..

У меня были мысли (и я так уже делал давненько на простых примерах типа гнуть гибкую шарнирную балочку) в динамическом модуле это дело решить. Ну т.е. в пространственно-временной области, не в частотной. Можно задать демпфирование большое, а можно проще: если у нас первая частота условно 1000 Гц, решаем на одной секунде, да и всё. Тогда всякие паразитные волны и колебания не появятся по идее.. Главное чтоб за это время система смогла прийти в статическое равновесие, чего мы и добиваемся. Просто с большим демпфированием это может занять бОльшее время.

 

Ну вот в общем, я придумал простую toy model. Растягиваем элемент двумя несоосными силами, создаётся неуравновешенный момент. Но мы знаем что система всё равно придёт в равновесие путём деформации. Можно балками решить для скорости, на 30 КЭ задача..)

Изменено 2 часа назад пользователем Jesse