Bolt pretension on cables. Сбой решателя.

[Jesse 976]

Всем привет. Пытаюсь посчитать частоты такой трубы, закрепленной через фланцевое соединение снизу и удерживаемой металлическими натянутыми тросами.

Как обычно решил начать с упрощённой модели постоянного сечения. Геометрию импортировал из SW в SpaceClaim, где солиды преобразовал в бимы, соединяющиеся в центральном узле.

Т.е. задача ясна: нужно сделать преднапряженный модальник, саму трубу моделим бимами, для тросов используем опцию Cable, которые имеют жёсткость только на растяжение.

Снизу закрепил 4 узла, для преднатяга использовал опцию Bolt Pretension.

 

Но в static structural вылетает сначала предупреждение

 

а затем и ошибка

 

Пробовал заюзать мягкие пружинки, Large Deflection - всё без толку..

 

При этом если Cable заменить на обычные бимы, то всё работает и статик выдаёт результат. На всякие случай вывел эпюру осевой силы чтоб убедиться что тут онли растяжение. На эпюрах видно, что балка как будто состоит из двух частей , что коррелируется с предупреждением выше, хотя по факту это единый Line Body.

    

 

Также посчитал чисто модальник с кабелями без преднапряжения, чтоб убедиться что модель склеена и ничего не разлетается.
Тут тоже всё норм без ошибок считает

 

В общем, основные подозрения падают на плохое сочетание Cable и Bolt Pretenstion. 
Не знаю как побороть проблему. Единственное что не пробовал - задавать подшаги нелинейного расчета.
Просьба помочь разобраться..))

2024R2
candle_with_trusses_Test.wbpz

 

[vik_q 148]

 Пофантазирую, что болт претеншн разрезает трос и это не нравится решателю. Воркараунд - натяжение задавать перемещением или тепловой деформацией.

 

Упд. Или попробовать пружинами заменить.

Edited August 21 by vik_q

[Jesse 976]

29 минут назад, vik_q сказал:

Упд. Или попробовать пружинами заменить.

пружин, работающие только на растяжение, в статике нет..) есть только растяжение-сжатие, обычная пружинка.

 

29 минут назад, vik_q сказал:

или тепловой деформацией.

попробую, спасибо

кстати, с нелинейным расчетом удалось таки получить решение на другой тестовой модели, где трос натянут между двумя оболочками.

Попробую поиграться с настройками нелинейного решателя
 

Edited August 21 by Jesse

[Jesse 976]

1 час назад, vik_q сказал:

задавать перемещением

а перемещением как?) я ж не могу перемещение на бим задать.

 

1 час назад, vik_q сказал:

тепловой деформацией.

бимами всё получается. Задал температуру на биме 222 град, enviroment 22. Всё тянется, работает.

 

Кабелями - та же самая бабуйня: ошибку выдаёт...

[Jesse 976]

мягкие пружинки+большие смещения. В центре будто шарнир...

 

Quasi-static solution

 

Тут по форме деформации больше похоже на правду, но перемещения неверные. Полагаю, эта фича так и работает чтоб просто получить результат с каким-то условным поправочным коэффициентом.

Как-будто уже реально проще создать материал, по-разному сопротивляющийся растяжения и сжатию и в таком порядке посчитать..))

Edited August 21 by Jesse

[Jesse 976]

В нелинейном расчете (large deflections) и с мягкими пружинами жёсткостью 10 Н/мм удаётся получить результат, но он явно не физичен... ОСевая сила копеечная получается. Я потихоньку начинаю врубаться, что все проблемы с этими тросами в том, что у них изгибной жёсткости нету.. Т.е. в расчете малейший изгиб получается, и всё идёт по одному месту...

 

UPD: удалось растянуть одиночный трос осевой силой. Совпадает с результатами на бимах. Пока что лучшее что есть))

Edited August 21 by Jesse

[vik_q 148]

18 часов назад, Jesse сказал:

а перемещением как?) я ж не могу перемещение на бим задать.

А на конец бима или кейбл? Он (конец) же по смыслу должен иметь dof=0. Берём dof вдоль оси и делаем его не 0.

 

И вообще, почему кейбл а не линк/трасс?

 

19 часов назад, Jesse сказал:

пружин, работающие только на растяжение, в статике нет..) есть только растяжение-сжатие, обычная пружинка.

А если бета-опции включить?

20 часов назад, Jesse сказал:

нужно сделать преднапряженный модальник

Вообще в такой постановке совершенно плевать, может элемент в сжатие, или нет. Потому что в статике он гарантированно растянут граничными условиями, а модальник растяжение-сжатие не пересчитывает.

Как первое приближение сойдёт, но по мне, так тут транзиент нужен, потому что тросы будут ослабляться при колебаниях. И вот тут уже может сыграть сжатие.

Хотя нормальная система должна быть спроектирована с таким растяжением в тросах, чтобы оно не ослаблялась до ноля при нормальной работе в любых условиях.

[Jesse 976]

58 минут назад, vik_q сказал:

А на конец бима или кейбл? Он (конец) же по смыслу должен иметь dof=0. Берём dof вдоль оси и делаем его не 0.

Ну по факту то в реальности узел у нас на месте стоит. А я его перемещаю получается...

 

59 минут назад, vik_q сказал:

вообще, почему кейбл а не линк/трасс?

Cable новее и лучше судя по описанию из гугля

Сайт

1 час назад, vik_q сказал:

А если бета-опции включить?

Так так так. 

А это как вы включили? Что за бета опции? Гыде?)

1 час назад, vik_q сказал:

Потому что в статике он гарантированно растянут граничными условиями

Хотите сказать, что я вообще могу выкинуть троса из расчетной модели, и нагрузить трубу просто усилиями?

 

1 час назад, vik_q сказал:

тут транзиент нужен, потому что тросы будут ослабляться при колебаниях

Планирую обойтись тем,,что вытащу реакции из Harmonic (вибрация-ветер) и response spectrum (сейсм) и сравню их с натяжением в тросах

[AlekseyTa 8]

18 часов назад, Jesse сказал:

Тут по форме деформации больше похоже на правду, но перемещения неверные. Полагаю, эта фича так и работает чтоб просто получить результат с каким-то условным поправочным коэффициентом.

У вас сколько элементов по длине троса?

Была похожая проблема из-за того, что трос упорно не разбивался больше чем на один элемент.

Я решил проблему топорно - разбил геометрию троса на 2 тела и поместил в один парт. После этого трос реагировал на количество элементов и перемещения стали физичными и совпадать с аналитикой.

16 часов назад, Jesse сказал:

UPD: удалось растянуть одиночный трос осевой силой. Совпадает с результатами на бимах. Пока что лучшее что есть))

Для тросов не работает Bolt Pretension. Но затяг можно сделать простой командой:

CMSEL, S, NS2

INISTATE,SET,CSYS,-2    ! LOCAL ELEMENT SYSTEM FOR PRE-STRAINS

INISTATE,SET,DTYP,STRE  ! STRESS

INISTATE,DEFINE,,,,,80  ! STESS of 1 unit

ALLSEL

 

Здесь:

NS2 - Named Selection, в котором узлы кабелей (вроде узлы). Можно команду сделать без именованных выборок задавая её командой к телу во вкладке геометрия.

80 - величина преднатяга (по моему в МПа, но нужно тестировать, может и в Па или Н).

[vik_q 148]

21 минуту назад, Jesse сказал:

Ну по факту то в реальности узел у нас на месте стоит. А я его перемещаю получается...

Рекомендую погуглить, как работает талреп. Там именно узел в реальности перемещается.

 

23 минуты назад, Jesse сказал:

А это как вы включили? Что за бета опции? Гыде?)

https://cae-club.ru/forum/zadanie-ottyazhek-v-ansys-workbench

Они все ещё там даже в 2021 r2. Tools/options/appearance. В воокбенче.

26 минут назад, Jesse сказал:

Планирую обойтись тем,,что вытащу реакции из Harmonic (вибрация-ветер)

Пусть более опытные коллеги подскажут. Я плохо помню, может гармоник пересчитывать натяжения в тросах при деформации основной мачты, или это нелинейность, в которую он не умеет.

[vik_q 148]

30 минут назад, Jesse сказал:

Хотите сказать, что я вообще могу выкинуть троса из расчетной модели, и нагрузить трубу просто усилиями?

При перемещении точки крепления троса к основной мачте (за счёт вибрации) трос может натягиваться или ослабляться. Силы, соответственно, будут меняться. Как этот эффект учесть в линейном расчете я не представляю.

[Jesse 976]

34 минуты назад, AlekseyTa сказал:

У вас сколько элементов по длине троса?

Была похожая проблема из-за того, что трос упорно не разбивался больше чем на один элемент.

Я решил проблему топорно - разбил геометрию троса на 2 тела и поместил в один парт. После этого трос реагировал на количество элементов и перемещения стали физичными и совпадать с аналитикой.

тоже обратил внимание..
когда одиночный тестовый трос, то тоже получается только 1 КЭ.
Когда готовил геометрию в спейсклейм, то соединил три троса в одном узле, и там уже сетка нормально строилась с заданным кол-вом КЭ.

37 минут назад, AlekseyTa сказал:

Для тросов не работает Bolt Pretension. Но затяг можно сделать простой командой:

CMSEL, S, NS2

INISTATE,SET,CSYS,-2    ! LOCAL ELEMENT SYSTEM FOR PRE-STRAINS

INISTATE,SET,DTYP,STRE  ! STRESS

INISTATE,DEFINE,,,,,80  ! STESS of 1 unit

ALLSEL

да я в Ансис вторую неделю
блин, по ходу и в этот АПДЛ придётся вникать теперь))

 

18 минут назад, vik_q сказал:

Я плохо помню, может гармоник пересчитывать натяжения в тросах при деформации основной мачты, или это нелинейность, в которую он не умеет.

если сможет модальник, значит сможет и хармоник. Последний ведь на основе модальника делается

[vik_q 148]

3 минуты назад, Jesse сказал:

если сможет модальник, значит сможет и хармоник. Последний ведь на основе модальника делается

Модальник это точно НЕ может.

я подумал, и решил, что вполне могу ошибаться.

Edited August 22 by vik_q

[Jesse 976]

2 минуты назад, vik_q сказал:

Как этот эффект учесть в линейном расчете я не представляю.

помню, и на форуме где-то обсуждение было неск. лет назад что материал, по-разному сопротивляющийся растяжению-сжатию приводит к нелинейности.
Ну хорошо. А модальник может посчитать с пружинами/тросами/кабелями, у которых жёсткость только на растяжение?

Только что, vik_q сказал:

Модальник это точно НЕ может.

а это уже угроза уровня мстителей..))

[AlekseyTa 8]

1 минуту назад, Jesse сказал:

по ходу и в этот АПДЛ придётся вникать теперь

Для данной задачи сильно вникать не придётся. Команда достаточно просто задаётся в Воркбенч. Главное протестировать чтобы нужные величины затяга получались.

 

2 минуты назад, Jesse сказал:

если сможет модальник, значит сможет и хармоник. Последний ведь на основе модальника делается

Следует помнить, что модальный анализ - линейный.

[vik_q 148]

7 минут назад, Jesse сказал:

это уже угроза уровня мстителей..))

Модальник может в балки без преднатяжения. Что будет с преднатянутыми тросами я без сравнения с транзиентом предсказать не возьмусь ..

 

Пока трос не провисает, его жесткость на растяжение постоянна (работаем в упругой зоне). Поэтому есть шанс, что результаты будут корректные.

Edited August 22 by vik_q

[Jesse 976]

Только что, AlekseyTa сказал:

Для данной задачи сильно вникать не придётся. Команда достаточно просто задаётся в Воркбенч. Главное протестировать чтобы нужные величины затяга получались.

понял. будем курить. Спасибо за команду)

 

Только что, AlekseyTa сказал:

Следует помнить, что модальный анализ - линейный.

так. хорошо.
мы ведь можем сделать модальник на основе нелинейного расчета в Воркбенче, скажем, с решением контактной задачи? Да хоть с пластикой..
Вот даже взять мой пример. Там трубу снизу держит фланцевое соединение с фундаментными болтами, которые будут создавать какую-то площадку контакта. ПРедставим что канатов нет, а есть только это фланцевое соединение.
Мы ведь можем решить контактную задачу в Static Structural, а затем на основе его посчитать модальник? 
Не помню как эта штука в ПО называется... linear perturbation, чё т такое.. метод возмущений с учётом первых двух членов короче..

[vik_q 148]

2 минуты назад, Jesse сказал:

Мы ведь можем решить контактную задачу в Static Structural, а затем на основе его посчитать модальник? 

Технически в модальнике будет настройка "что делать с контактами". И там можно выбрать - всегда бондед, или бондед только в зоне, где есть контактное давление (емнип).

 

Поэтому ответ на вопрос про учет нелинейностей - нет.

Edited August 22 by vik_q

[Jesse 976]

@AlekseyTa вот к слову. Я все три троса объединил в единый body, и тогда норм сетка строится с любым количеством узлов

2 часа назад, vik_q сказал:

Поэтому ответ на вопрос про учет нелинейностей - нет.

а учет в первом приближении?)
Вот можете глянуть в этом ролике.

Верхняя розовая связь, которая идёт от Solution Static Structural в Setup Modal - это обычный преднапряженный модальник, с учетом пересчитанной матрицы масс и жёсткости.
А связь, что идёт от Solution Static Structural в Model Модальника - это уже (как говорят) Linear Pertubation Analysis. Т.е. в данном случае расчет частот на деформированной сетке.

[Jesse 976]

@vik_q ,
вот здесь даже лучше пример: посчитали контактную задачу с пластикой в static, экспортировали результаты в Model модальника, и посчитали (без преднапряжения!) частоты таким образом. Это и есть Linear Pertubation. Хотя я начинаю подозревать, что это тоже таки не мой случай..))

3 часа назад, vik_q сказал:

Пока трос не провисает, его жесткость на растяжение постоянна (работаем в упругой зоне). Поэтому есть шанс, что результаты будут корректные

так, ещё раз: вы предлагаете cables заменить на beams, и это будет корректно при условии пока мы не превысим силу натяжения канатов? Т.е. до тех пор, пока они будут натянуты?

Edited August 22 by Jesse