Реализация качения в среде ансис

[Цветочек 15]

Привет!

Подскажите как реализуется квазистатический и динамический контакт в ансис - например когда железный ролик ездит по полу.

Отличия только в граничных условиях или нет? когда задаем коэффициент трения качения и сколько их для каждого контакта задавать? я хочу исследовать выпучивание несжимаемых материалов при качении,

реализация статического контакта понятна

Может просто я что-то забыла - и все просто.

Изменено 15 июня 2009 пользователем Цветочек

[sergeyd 3]

принципиальных отличий в динамической и статической постановках

для контактных задач не вижу.

просто все сложнее... и лучше внимательно перечитать хелп!

нужно больше параметров задавать, а не оставлять по умолчанию.

например

внедрение задавать напрямую числом (типа -1e-4) и контролировать

опцию метода лучше обычно 1.

контактной жесткостью тоже нужно поиграть.

(можно улучшить сходимость на порядок без потери точности)

+

шаг интегрирования нужно мельче. он должен отслеживать статус контакта

по прежнему задаете один коэфф трения, можете называть его теперь трением качения.

но есть опция decay.

+

обратите внимание на появившуюся возможность задать ортотропию трения.

[Цветочек 15]

Все дело в том, что полимеры являются несжимаемыми материалами. При качении соответственно с одной стороны образуется выпучивание, так вот - меня интересует где и сколько? при статическом рассмотрении этот эффект не заметен. Именно поэтому меня интересует как работать с трением качения в ансис.

[sergeyd 3]

ну про полимеры раньше не упоминалось...

характеристики их - это отдельная тема.

начинайте делать. там посмотрим.

выпучивание должно определяться в расчете.

изменение формы ролика и площадки контакта повлияет

на движение.

а величина коэфф трения не догма, а именно предмет исследования.

подбирайте его сами для лучшего воспроизведения эксперимента

(без которого трудно обойтись, но думаю, его в принципе, возможно провести)

поищите в инете информацию.

думаю, начинать исследование лучше с изучения чужого опыта.

и лучше сначала полностью разобраться с металлическим роликом,

а уж потом браться за неметалл. (по крайней мере, сам бы так сделал)

скорости большие?

не исключено, что какие-то "быcтрые" варианты следует попробовать для сравнения в LS-dyna.

там многое сложнее, но что-то проще (контакт, в частности).

Изменено 13 июня 2009 пользователем sergeyd

[Цветочек 15]

Скорости небольшие. Важен скорее факт того, что имеется качение, поэтому никаких динамических эффектов не будет. Вопрос остается открытым. Когда мы катимся куда то важно чтобы по напряжениям и деформациям можно было бы это определить - например по тангенциальным напряжениям ясно в какую сторону происходит качение.

Изменено 14 июня 2009 пользователем Цветочек

[Борман 2 383]

я хочу исследовать выпучивание несжимаемых материалов при качении

На твердой поверхности, да и на любой другой все все тоже самое. Просто прежде чем браться что-либо нарисовать в ансис, покрыть сеткой и посчитать - куда полезнее сходить а в парк, походить по траве, поплевать в лужи и подумать про свою задачу.

Полагаю полимеры с большими скоростями гонять не станут, а раз скорость небольшая, то все еще проще:

Цилиндр, разумеется, катится не самостоятельно, а его кто-то тянет с некоторой известной (пусть и очень маленькой) силой (F2), приложенной к оси вращения цилиндра. Подозреваю, что цилиндр катают без ускорения, посему по 1 закону И. Ньютона эта приложенная сила полностью урановешивается силой трения цилиндра о плоскость (касательная нагрузка Pt), приложенной к площадке контакта. Сила трения (её интеграл по площадке), она же "тянущая" сила тем больше, чем бо'льший груз (F1) тащит на себе ваш цилиндр (это вертикалная нагрузка на цилиндр, тоже известная). Кроме того, еще присутсвует сила F3, момент от которой собственно и препятствует качению цилиндра. Для простоты можно принять равномерное распределение Pn и Pt по поверхности контакта. Если не устраивает равномерное - принимайте какое хотите. Это все равно вносит мизерные поправки в решение при небольшой поверхности контакта.

Значит F1 и F2 известны, F3 находится из условия равнвесия по моменту (т.к. угл. скорость постоянна) относительно середины площадки контакта, при этом предположить, что Pn момента не дает. Ширину пложадки контакта можно определить (хоть по ансису, хоть по книжкам) только от силы F1. Конечно, сила F2 уменьшает поверхность контакта. При желании этот факт можно учесть, отыскивая совместно F3 и ширину площадки контакта. Но я бы так делать не стал... наверное. Надо смотреть что получится в итоге, а потом делать вывод.

Итак интеграл Pn=F1-F2, отсюда находим Pn (если нужно, конечно)

Если не ошибаюсь (нужне еще покумекать), то эту "тянущую" силу (=силе трения) можно посчитать независимо. По закону, кажется, Кулона. Если цилиндр перемещается без проскальзывания. Сила трения(=интеграл Pt) = коэф. трения * интеграл Pn(=F1-F2). Опять таки если нужно находим Pt (с учетом выбранного закона распределения).

Итого все силы известны - расставляйте и считайте деформации. Может чуток придется закрепить...

Согласен, очень много допущений, но на мой взгляд ничего страшного не предположил. Готов обсуждать.

Далее.. Ну тут я не силен.. Полагаю тепло выделяется только при проскальзывании, которого в моей модели не предусмотрено. Вероятно тепло выделяется в рез-те каких то внутренних процессов в полимере, но это другая тема.

[Цветочек 15]

Уважаемый друг!

Вы абсолютно точно идентифицировали мою проблему и ваша схема очень ясно показывает что вам все ясно.

Для ансиса мне неясно как задать эту самую омега - угловую скорость вращения и допустим если я прижимаю этот самый диск силой F нормальной и задаю коэффициенты трения решить задачу. Но как именно, перейти от непосредственного задания тангенциальной силы до качения?

[Борман 2 383]

До сих пор не понимаю, зачем вам требуется все-таки катить... По моему разумению от скорость вращения мало что зависит.

[Форумный боец 1]

F3 находится из условия равнвесия по моменту (т.к. угл. скорость постоянна) относительно середины площадки контакта, при этом предположить, что Pn момента не дает

на сколько я припоминаю, именно распределение Pn и дает эту вертикальную силу, дающую момент, препятствующий качению.

неравномерность распределения Pn и отличает качение от штампа.

[Борман 2 383]

Возможно. Полагаю, что (F3+мой Pn) = (ваш Pn). Говорю же... готов обсуждать. Ваши предложения, Фб ?

[Форумный боец 1]

я предлагаю задать внешние нагрузки (прижимную силу и тянущую), коэффициенты трения (скольжения и качения) и дать ансису в трансиенте получить и контактные давления, и ндс.

я решал пару задачек с контактом как нестационарные - только у меня была "поперечная" скорость и ндс (контактное давление) распределялось неравномерно.

вопрос в том есть ли возможность задавать в ансис два коэффициента трения, как в быту... я задавал только для скольжения.

[Цветочек 15]

Правильно ли я вас поняла?

Единственной возможностью смоделировать контакт качения таким образом, будет приложение тангенциальной силы=Fn*k к диску ? Мне интересен очень специфичный и характерный только для несжимаемых материалов феномен - выпучивание материала цилиндра перед зоной контакта. Я даже не представляю насколько картина смещения материала в зоне контакта цилиндра с плоскостью будет идентична качению если будут только тангенциальная сила и прижимающая. Вы также упоминал transient - каким образом можно его реализовать в данном случае? - задать как-бы несколько мгновений вращения?

Изменено 16 июня 2009 пользователем Цветочек

[serg_a 0]

Правильно ли я вас поняла?

Единственной возможностью смоделировать контакт качения таким образом, будет приложение тангенциальной силы=Fn*k к диску ? Мне интересен очень специфичный и характерный только для несжимаемых материалов феномен - выпучивание материала цилиндра перед зоной контакта. Я даже не представляю насколько картина смещения материала в зоне контакта цилиндра с плоскостью будет идентична качению если будут только тангенциальная сила и прижимающая. Вы также упоминал transient - каким образом можно его реализовать в данном случае? - задать как-бы несколько мгновений вращения?

Не реализуется в Ansys движение, в нём только можно сосчитать НДС при действии сил в некотором равновесном состоянии, которые каким-то образом определены заранее. При transient анализе силы ещё могут изменяться во времени по какому-то закону. Вот такие вот дела.

А то, насколько картина смещения материала будет адекватна качению, будет определяться точностью в представлении силовых факторов, которые возникают при качении, и от которых собственно и происходит смещение материала. Смещение материала, а иначе говоря, его деформации, не происходят от качения - они происходят от сил, моментов. От величины, направления, распределения по контактным площадкам силовых факторов и будет зависеть изменение формы материала(деформации) - выпучивание или что-то ещё, как вы говорите. Можно менять в каких-то диапазонах величины сил и смотреть, как это влияет на результат.

Тут более важно, по-моему, чем адекватное задание силовых факторов , то, насколько адекватно заданы свойства материалов для неметаллов и описан контакт поверхностей, если решается контактная задача. Правда, как было уже тут отмечено, это отдельный большой вопрос.

[Цветочек 15]

Спасибо большое за ваше внимание к этой теме!

Я имела в виду - что мне не ясно как задать граничные условия в ансис, чтобы задача квазистатически моделировала бы качение с трением. Само качение или даже динамика сами по себе мне не нужны.

[serg_a 0]

Итого все силы известны - расставляйте и считайте деформации. Может чуток придется закрепить...

В связи с вопросом о граничных условиях можно вернуться к выше обозначенной фразе Бормана.

Как закрепить, где закрепить? Насколько чуток?

Этот вопрос может иметь даже решающее значение в этой задаче, или нет?

[Борман 2 383]

В связи с вопросом о граничных условиях можно вернуться к выше обозначенной фразе Бормана.

Как закрепить, где закрепить? Насколько чуток?

Этот вопрос может иметь даже решающее значение в этой задаче, или нет?

В моем методе система сил уравновешена, и, если все четко, то конструкция не нуждается ни в каких Гу на перемещения. Однако, до конца уравновесить конструкцию все равно никогда на получается, и невязка в мизерное колличество Ньютонов играет фатальную роль при при решении. Ну а крепить можно где угодно (ну с умом конечно) как обычно 2 перемешения и поворот, а по реакциям уже смотреть насколько "чуток" оказался таковым.

[Цветочек 15]

Глубоко уважаемые друзья я внимательно прочитала все советы!

И узнала много нового об этом феномене, который кстати отличается высокой сложностю, но как именно предлагается решать например задачу качения колеса по полуплоскости в ансис? Я интересуюсь конкретно этой программой и ее возможностьями, конечно если они у нее есть!

[serg_a 0]

Глубоко уважаемые друзья я внимательно прочитала все советы!

И узнала много нового об этом феномене, который кстати отличается высокой сложностю, но как именно предлагается решать например задачу качения колеса по полуплоскости в ансис? Я интересуюсь конкретно этой программой и ее возможностьями, конечно если они у нее есть!

Не предлагается. Реализация такой задачи в Ansys - от а до я - творчество пользователя с применением стандартных решателей и видово анализа, которые есть в этой программе - статический анализ, динамический транзиентный анализ, динамический отклик, спектральный анализ. Стандартных способов для решения задач о движении чего-либо по какой-либо поверхности нет. В такой программе, как Adams, например - есть такое понятие, как движение.

Можно задать движение какой-нибудь детали, определить силы, возникающие при этом.

В Ansys рассматриваются равновесные состояния под действием уже определённых каким-либо образом нагрузок при определённом закреплении. Вот тут и предлагали способы задания системы нагружения при качении колеса. Другого не дано.

[Борман 2 383]

Стандартных способов для решения задач о движении чего-либо по какой-либо поверхности нет.

В частности для это задачи есть настандартный. Надо тянуть в сторону до тех пор пока решение не разойдется. Ансис сделает штук 10 bisection и точно укажет момент времени (силу) начала движения. Для этого же момента времени и деформации и все что угодно.

[Цветочек 15]

Хорошо!

А что нужно тянуть и как? - я могу выложить в форум листинг для статической задачи, если вы согласны посмотреть и помочь, я буду рада.

Изменено 25 июня 2009 пользователем Цветочек