Расчёт нагрузок при сгибании пластины

[Danya273 0]

Всем привет, нужно рассчитать при какой нагрузке пластина согнётся и пройдёт от одного края до другого ч ерез валик. 

Соединение между частями - контакт, заделка жесткая у валика и верхней опорной пластины.

В действительности пластина должна полностью проходить через валик, но при анализе доходит до 30% и дальше пластина проходит сквозь валик и улетает в небытие. Что это может показывать: разрыв пластины или недостаточно данных для корректного результата?
Анализ нелинейный динамический в 2д упрощении.

Пробовал ставить материал пластины пластический - выдаёт ошибку при исследовании.
Можно ли увидеть как в действительности при заданной нагрузке пластина полностью пройдёт через валик или эта задача не для simulation? Также хотел бы узнать как корректно можно выяснить нагрузку при которой пластина начнёт прокатываться при заданной геометрии.
 

[Fedor 1,698]

Цитата

Также хотел бы узнать как корректно можно выяснить нагрузку при которой пластина начнёт прокатываться при заданной геометрии

вроде F=(St *b *h**2)/R   т.е. надо такое усилие чтобы  согнуть и разогнуть пластину... 

[Fedor 1,698]

F=(St *b *h**2)/(R*2)  - Надо.  Ошибочка закралась при расчете пластического момента :)  

 

  Вот и ИИ так считает.

 

У нас два момента. Сгибающий и разгибающий. 

Edited June 23 by Fedor

[Danya273 0]

2 часа назад, Fedor сказал:

F=(St *b *h**2)/(R*2)

А куда коэффициент 0,25 у изгибающего момента девается?
Если с ним, Mp получается 0.07525 Н·м

F = Mₚ / R*2 = 1,25 Н=0,125 кгс. Как будто маловато.

Параметры такие у меня: b=56mm, h=5mm, предел текучести: 210МПа
диаметр ролика: 60мм

[Fedor 1,698]

Вроде 2*  21*56*5*5/60 =2*490 кГ ...= 980 кГ  

Наверное так Двойку надо в множители  

F=2(St *b *h**2)/R  

Edited June 23 by Fedor

[Fedor 1,698]

    Вроде так надо. Это в кГ и мм все 

 

 

Цитата

F=(St *b *h**2)/(R*2)  - Надо.

Тут правильно было. 

Edited June 23 by Fedor

[Jesse 1,032]

10 часов назад, Danya273 сказал:

В действительности пластина должна полностью проходить через валик, но при анализе доходит до 30% и дальше пластина проходит сквозь валик и улетает в небытие. Что это может показывать: разрыв пластины или недостаточно данных для корректного результата?

Скорее дело в контакте. Возможно сетка слишком грубая. Но скорее всего проблемы связаны с тем, что вы на контактные границы наложили ограничение перемещений. Зачем вы туда поместили заделку - загадка...

 

10 часов назад, Danya273 сказал:

Анализ нелинейный динамический в 2д упрощении

Попробуйте начать со статики. Прокатка ж медленная. Статики скорей всего и хватит здесь..

 

10 часов назад, Danya273 сказал:

Пробовал ставить материал пластины пластический - выдаёт ошибку при исследовании

А до этого вы как считали прокатку? С линейно-упругим материалом?

10 часов назад, Danya273 сказал:

эта задача не для simulation

Основное ограничение simulation по сравнению с мощными пакетами типа Ansys - возможность считать быстрые деформации (например штамповку), какие-то сложные модели материалов использовать, циклическое нагружение. Тут же у вас казуальная статика со сталью, для которой надо просто задать кривую упрочнения материала корректную.

Simulation вполне справится тут..

Edited June 23 by Jesse

[Danya273 0]

18 часов назад, Fedor сказал:

Вроде так надо. Это в кГ и мм все 

Да, вроде так и надо. Получается при постоянной нагрузке 250кг пластина будет постепенно сгибаться и проходить.

[Fedor 1,698]

Это без учета трения. Если можно считать, что колесо на хороших подшипниках.  

[Danya273 0]

12 часов назад, Jesse сказал:

опробуйте начать со статики. Прокатка ж медленная

Вообще, в жизни это должна быть динамическая нагрузка. условно привязали камень к короткой части пластины и бросили, изгиб и прокатка пластины служит как демпфер. Поэтому и решил провести динамическое гнелинейное исследование.

 

12 часов назад, Jesse сказал:

С линейно-упругим материалом?

Да, картинки представлены с линейно-упругим материалом

6 минут назад, Fedor сказал:

Это без учета трения

Спасибо за помощь!

[Danya273 0]

13 часов назад, Jesse сказал:

Тут же у вас казуальная статика со сталью, для которой надо просто задать кривую упрочнения материала корректную

В статическом исследовании ведь нельзя задавать кривую упрочнения матеирала

[Jesse 1,032]

46 минут назад, Danya273 сказал:

В статическом исследовании ведь нельзя задавать кривую упрочнения матеирала

ну здрасьти!
в нелинейном статическом исследовании ещё как можно. Вот дефолтные стали. Можно задать ручками.

 

Перед этим надо просто выбрать в Model Type пластический по Мизесу, и далее создать кривую "напряжения-деформации". Ну либо касательный модуль можно задать. Однако это корректно только при малых пластических деформациях. При глубокой пластике надо задавать S-S кривую

1 час назад, Danya273 сказал:

Да, картинки представлены с линейно-упругим материалом

то есть вы моделировали прокатку с линейно-упругим материалом? Ну круто чё..

1 час назад, Danya273 сказал:

Вообще, в жизни это должна быть динамическая нагрузка

вообще в жизни всё динамическое. Просто зачастую этой динамикой пренебрегают исходя из эмпирического опыта. А там где непонятно делают оценки. Можно грубо оценить силы инерции и если они малы по сравнению с силами деформирования, то на них можно забить смело.. Если нагрузка периодическая, то сравнивают  собственный период колебаний конструкций с характерным периодом воздействия: если первое намного меньше второго, то на силы инерции также забивают. Иногда коэффициент динамичности небольшой добавляют.
В любом случае, Статику посчитать чаще всего легче и быстрее, чем динамику..

[Danya273 0]

Попробовал статическое нелинейное, задал кривую на основе данных ИИ (не нашёл в открытом доступе графика для aisi 304)

Пробовал увеличивать и уменьшать модуль упругости в 100 раз у ролика и у верхней пластины, также и для U образной пластины в отдельности.
Также стал использовать не нагрузку а перемещение нижнего края пластины вправо на 500мм

Примерно на 13 процентах исследования решение обрывается с такой ошибкой

Может ещё какие-то нюансы есть, не подскажете?

[AlexKaz 1,917]

@Danya273 счёт в динамике означает, что в задаче есть время, скорости, ускорения. Отсюда и возникают динамические эффекты с "полётом". Перемещайте торец пластины с медленной скоростью, медленнее, чем сейчас задано в задаче. Уменьшите шаг по времени.

42 минуты назад, Danya273 сказал:

Примерно на 13 процентах исследования решение обрывается с такой ошибкой

Это в статике на 13/100*500 =65 мм. Приложите скрин с вытяжкой при 65 мм.

Edited June 24 by AlexKaz

[Jesse 1,032]

1 час назад, Danya273 сказал:

Примерно на 13 процентах исследования решение обрывается с такой ошибкой

вы задали и касательный модуль, и S-S кривую?

 

1 час назад, Danya273 сказал:

задал кривую на основе данных ИИ

данные неверные. Первая точка на диаграмме должна быть с нулевой пластической деформацией и пределом текучести.

 

1 час назад, Danya273 сказал:

Пробовал увеличивать и уменьшать модуль упругости в 100 раз у ролика и у верхней пластины, также и для U образной пластины в отдельности

зачем:?

 

1 час назад, Danya273 сказал:

Может ещё какие-то нюансы есть, не подскажете?

вы закрепление убрали из контактной области?

[Danya273 0]

41 минуту назад, AlexKaz сказал:

Отсюда и возникают динамические эффекты с "полётом"

Именно улетало при упругом материале пластины, сейчас с пластичным просто не досчитывает, но всё равно пластина заходит на валик.
при перемещении 65 почти досчитало, но я хочу сделать так, чтобы пластина прошла полностью( условно 500-1000мм) и посмотреть на поведение пластины и что из этого исследования можно вытащить.

С другой стороны если мне нужно узнать хватит ли такой пластины для остановки груза, который летит с заданной кинетической энергией, хватит ли аналитического расчёта?
Работа затраченная на проход пластины = Cила сгиба/разгиба(которую мы выше посчитали уже) * L верхней части пластины. И эту работу просто сравнить с кинетической энергией груза: если энергия меньше, пластины хватит.

Или так не работает?

9 минут назад, Jesse сказал:

нулевой пластической деформацией

Если ставлю 0 деформацию в первой строке, ошибку выдает вначале расчёта

14 минут назад, Jesse сказал:

S-S кривую

Это кривая напряжение - деформация? Если да, то задавал

16 минут назад, Jesse сказал:

вы закрепление убрали из контактной области?

да

[Danya273 0]

22 минуты назад, Jesse сказал:

зачем:?

подумал ETAN - это модуль упругости, его и менял.
Почитал, пишут, что это начальный (касательный) модуль, а Ex как раз модуль упругости.
Единственное не понимаю, почему в ошибке пишется для упругих моделей увеличить ETAN, если у упругих материалов нельзя задать начальный модуль.

[Fedor 1,698]

Зачем Вам моделировать внутреннее колесо ?  Логичнее просто задать нулевые смещения в направлении нормалей к колесу.  Будет скользить по окружности...  

Этот параметр используется при проведении нелинейных статических расчетов (например, расчетов деталей за пределом текучести металлов, когда материал переходит в зону пластической деформации). [1, 2]

• Физический смысл: Касательный модуль упругости определяет наклон кривой «напряжение — деформация» (Stress-Strain) на ее линейном участке сразу после прохождения предела текучести (или предела пропорциональности). [1]
• Зачем настраивать: Он показывает, как ведет себя материал, когда начинает «течь» и деформироваться необратимо. Правильное задание этого значения позволяет программе корректно рассчитать пластические деформации и излом кривой без критических ошибок решателя. [1, 2]

Как это выглядит в интерфейсе?

Когда вы настраиваете физические свойства материала (например, выбираете нелинейную модель пластичности по Мизесу), во вкладке свойств появляется строка «Начальный модуль»: [1, 2]

1. В оригинальной английской локализации этот параметр обозначен как ETAN.
2. Программа ожидает ввода модуля пластичности (касательного модуля).
3. Обычно для конструкционных сталей это значение задают на 1–2 порядка ниже, чем стандартный модуль Юнга (модуль упругости \(E_{x}\) в упругой зоне). [1, 2, 3]
4.  

Это наклон после наступления текучести для  учета упрочнения металла. 

 

Цитата

 

В зависимости от имеющихся у вас данных о металле, в COSMOSWorks есть два пути настройки:

1. Через касательный модуль (тот самый «Начальный модуль»):
   • Вы выбираете линейное упрочнение. График деформации аппроксимируется двумя прямыми: до предела текучести (модуль Юнга) и после него (касательный модуль).
   • Плюс: Нужна всего одна цифра (обычно составляет от 1% до 10% от модуля Юнга).
2. Через кривую «Напряжение — Деформация» (Stress-Strain Curve):
   • Вы переключаете тип зависимости на «Табличный» и вводите точки реального испытания металла на разрыв.
   • Плюс: Максимально точный расчет реального упрочнения детали.

---

 

 

[Danya273 0]

1 час назад, Fedor сказал:

в направлении нормалей к колесу

Не получается так сделать, справочную кромку не дает выбрать полукруглую

[Jesse 1,032]

2 часа назад, Danya273 сказал:

Если ставлю 0 деформацию в первой строке, ошибку выдает вначале расчёта

уберите касательный модуль.
во всех прогах расчётных так: в истинных координатах напр-деф задаётся нулевые пласт. деформации и предел текучести первая точка