Удивительное дело! линейный материал ведет себя нелинейно

[Цветочек 15]

На разрывной машине получила результаты испытаний на растяжение образца. Всего беру 4 точки, точки укладываются на прямую линию - материал линеен. Пользуясь материалом melas - multilinear elasticity в ansys пытаюсь посчитать этот опыт здесь, так вот кривая - тянущая сила/перемещение - получается нелинейной. Приведу листинг здесь - маленький он. Интересно с чем это связано? График должен был быть прямым и достигать Force_X = 50.

Этого нет и в помине. Почему?

finish

/clear

/prep7

et,1,82

mp,ex,1,1000000

mp,nuxy,1,0.3

TB,MELAS,1,1,4

TBTEMP,0

TBPT,defi,0.1,10

tbpt,defi,0.4,40

tbpt,defi,0.7,70

tbpt,defi,1,100

rectng,0,1,0,0.5

esize,0.1

mat,1

amesh,all

!*

!* закрепляем полоску слева по X с возможностью проскальзывания по Y

!*

nsel,s,loc,x,0

d,all,ux,0

nsel,r,loc,y,0

d,all,uy,0

nsel,all

!*

!* связываем вместе все узлы на правой стороне полоски

!*

nsel,s,loc,x,1

/replot

nsel,r,loc,y,0

*get,n_pull,node,,num,max

nsel,s,loc,x,1

nsel,r,loc,y,0.5

*get,n_top,node,,num,max

nsel,all

!*

!* мастер-узлом в coupled set будет узел n_pull (правый нижний)

!*

cp,1,ux,n_pull,n_top

nsel,s,loc,x,1

cp,1,ux,all

!*

!* моделируем испытание полоски резины на растяжение на испытательной машине

!*

d,n_pull,ux,1 ! будем тянуть узел n_pull вправо по X на 1

d,n_pull,uy,0 ! закрепляем n_pull по Y

!*

allsel,all

finish

!*

/solu

antype,stat

nlgeom,on

autots,on

time,1

deltim,0.01

outres,all,all

kbc,0

!*

solve

!*

finish

/post26

!*

rforce,2,n_pull,f,x,Force_X

plvar,2

prvar,2

!

[sergeyd 3]

удивили....

multilinear elasticity это НЕЛИНЕЙНАЯ модель!

применяют ее нечасто

например, для резины (хотя есть и лучше)

и для бетона (поверх модели concrete, для улучшения сходимости при сжатии)

разве что нелинейный график составлен из линейных участков...

и пластических (остаточных) деформаций не будет.

ps

уточните размерности модуля и точек на графике в TB.

(в чем измеряете?)почему MELAS? что за материал?

pps

решил уж посмотреть всерьез задачу. выводы

1)для начала уберите MELAS.

в физлинейной задаче получится тоже нелинейный график таков

из-за нелинейности геометрической.

просто уменьшение площади сечения.

(всего только напряжения возрастут на 4 порядка, см. следующий пункт)

2) сразу не заметил, что как нелин вы задаете линейный по сути график.

но

вы задаете зависимость деформации-напряжения

если деформации 0.1 а напряжения 10 (в чем?)? то модуль

равен 100, а не 1000000 как указано вами выше.

здесь программа это игнорировала, а вам вопрос.

3) если деформации превысят 1.0 появится горизонтальный участок

и возможны проблемы.

рисуйте TBPLOT,MELAS,1

рисуйте plnso,epto,x

4) если это резина (так в комментах), то коэфф пуассона не должен быть 0.3!

он ближе к 0.5, не правда ли?

5) у вас все же плосконапряженное или плоскодеформированное состояние?

6) типы 182 и 183 мощнее чем 82

7)для резины есть специальные модели.

8) мб нагляднее решать 3d-солидами. тип 186 например.

9)в соседней ветке Вы советовали приобретать nastran, a не ansys...

мб в MARCе это действительно окажется попроще?

10) всегда рад помочь девушке.

11) Но совет:

решайте чисто линейно, потом геомнелинейно, потом физнелин, потом контакт

сам принципиально так делаю, хотя опыт уже имеется.

тогда все будет очевидно и разберетесь сами. без восклицательных знаков.

Изменено 14 июня 2009 пользователем sergeyd

[Цветочек 15]

Спасибо за ответ!

Очень Вам признательна за ответы

Специально использовала нелинейный материал чтобы посмотреть - будет ли точной аппроксимация.

напряжения в мегапаскалях.

забыла что полученные величины с разрывных машин являются относительными величинами - напряжения=F/A0, а деформация deltal/L0

Это как раз и показало, что ансис дает точный ответ учитывая уменьшение площади сечения.

в принципе когда коэффициент пуассона равен 0.5 делает ситуацию сложней. поэтому пусть пока будет 0.3

Хотя если предполагать что влияет размер сечения, давайте попробует сделать коэффициент пуассона равным 0 - не будет изменения сечения, а значит обязана быть линейная зависимость.

в marc все будет еще сложнее, они с abaqus коллеги.

по контакту давайте поговорим позже, ибо мне мозги нужно охлаждать!

Но поскольку девушка, хочу еще кое-что уточнить

Не вдаваясь в подробности типа материала давайте его аппроксимирует каким-либо другим нелинейным материалом, пусть муни-ривлина. Так вот, все сделаем честно, и решим ту же задачу, так вот что мне интересно, получается верный ответ.

Но как к нему теперь относится? Как к ошибке? или глюку?

/clear

/prep7

!*

!* описываем свойства резинового материала

!*

mp,nuxy,1,0.499 ! коэффициент Пуассона на несжимаемость

mp,ex,1,6*(C10+C01)

C10=42.774

C01=-28.504

TB,HYPER,1,1,2,MOONEY

TBDATA,1,C10,C01,

! нелинейность материала по Муни-Ривлину

!* задаем двумя массивами линейную связь между инженерными

!* деформациями и напряжениями для резинового образца

!* (получено якобы от испытательной машины при испытании на растяжение)

!*

!* находим два коэффициента по Муни-Ривлину

!* по испытательной кривой (в данном случае - прямой)

!*

! между деформациями и напряжениями

! (инженерными - надо полагать)

!*

!* строим простую резиновую полоску размером 0,5 на 1

!*

mat,1

et,1,plane183

rectng,0,1,0,0.5

esize,0.1

amesh,all

!*

!* закрепляем полоску слева по X с возможностью проскальзывания по Y

!*

nsel,s,loc,x,0

d,all,ux,0

nsel,r,loc,y,0

d,all,uy,0

nsel,all

!*

!* связываем вместе все узлы на правой стороне полоски

!*

nsel,s,loc,x,1

/replot

nsel,r,loc,y,0

*get,n_pull,node,,num,max

nsel,s,loc,x,1

nsel,r,loc,y,0.5

*get,n_top,node,,num,max

nsel,all

!*

!* мастер-узлом в coupled set будет узел n_pull (правый нижний)

!*

cp,1,ux,n_pull,n_top

nsel,s,loc,x,1

cp,1,ux,all

!*

!* моделируем испытание полоски резины на растяжение на испытательной

машине

!*

d,n_pull,ux,1 ! будем тянуть узел n_pull вправо по X на 1

d,n_pull,uy,0 ! закрепляем n_pull по Y

!*

allsel,all

finish

!*

/solu

antype,stat

nlgeom,on

autots,on

time,1

deltim,0.01

outres,all,all

kbc,0

!*

solve

!*

finish

/post26

!*

rforce,2,n_pull,f,x,Force_X

plvar,2

prvar,2

и фактически чему верить?

Изменено 14 июня 2009 пользователем Цветочек

[Борман 2 379]

mp,ex,1,1000000

mp,nuxy,1,0.3

TB,MELAS,1,1,4

TBTEMP,0

TBPT,defi,0.1,10

tbpt,defi,0.4,40

tbpt,defi,0.7,70

tbpt,defi,1,100

Не могёт такого быть. Ансис в курсе

*** WARNING *** CP = 18.688 TIME= 21:23:43

For material 1 at temperature 0, the initial slope of the stress-strain

curve based on the TB,MELAS table ( 100 ) is less than EX ( 1000000 ).

Вы решали с EX=100, вот и получили.. то что приложили.

[Цветочек 15]

как раз нет!

ему все равно! он просто ругается а на самом деле эта величина вообще не играет роли - он сам может все определить - для этой модели нет нужды ex определять

У ансис есть нелинейный закон деформирования MELAS. А тут какая-то линейная величина совсем из другой оперы!

Это я развлекалась и меняла ex - мне было интересно что измениться. Ничего не менялось. И кстати если принять коэффициент пуассона=0 все таким зависимость становится более линейной, но до 50 не доходит

Изменено 14 июня 2009 пользователем Цветочек

[Борман 2 379]

Да.. согласен. Максимальные напряжения меньше сотни. Вероятно сказались нелинейные эффекты. Все позабыл... но когда то знал. В любом случае уравнение равновесия выполняется не для ширины 0.5, а для мЕньшей.

Кстати максимальное напряжение в точности равно 100*Ln(2). А с этого дела и начинается геом. нелинейная теория упругости...

[Цветочек 15]

Уважаемые друзья!

Прошу вас вернуться к этой теме, поскольку важность ее для всех нас очень важна. Мы видим здесь лишний раз, что когда используешь весьма разнообразные возможности ансис - нужно всегда точно знать как и что сделать и сделать верно.

Я сделала по наитию и получила то, что получила. По в данном случае совсем не понятно, почему если положить коэффициент пуассона равным 0 - случай пробкового дерева, график также не становится линейным!

[serg_a 0]

Не вдаваясь в подробности типа материала давайте его аппроксимирует каким-либо другим нелинейным материалом, пусть муни-ривлина. Так вот, все сделаем честно, и решим ту же задачу, так вот что мне интересно, получается верный ответ.

Но как к нему теперь относится? Как к ошибке? или глюку?

Вряд ли как к глюку стоит относиться к этому результату, поскольку для описания гиперупругого материала использовалась соответствующая модель, как раз и придуманная для описания такого рода материалов.

А пытаться решать задачу определения ндс гиперупругого материала в рамках упругой модели изначально неверно. Не работает уже предположение о малости деформаций - и сразу нет смысла рассуждать о том, что получается, если применять упругую модель, в которой эта малость деформаций заложена.

[Цветочек 15]

Посмотрите пожалуйста последний мой листинг ансис, если его сравнивать с первым листингом, то можно прийти к другим мыслям.

[serg_a 0]

Посмотрите пожалуйста последний мой листинг ансис, если его сравнивать с первым листингом, то можно прийти к другим мыслям.

Можно прийти к каким угодно мыслям, сравнивая что-то с чем-то, или конкретно один листинг с другим. :)

К каким мыслям можно прийти, не скажете? Не заставляйте меня излишне напрягять мои мозги, я в отпуске, и Ansys на работе :)) Но пообщаться интересно ))

[Цветочек 15]

Вам хорошо, вы в отпуске!

Можно прийти к тому, что в следующем случае - в смысле листинга - все работает и действительно кривая - реакции-опор -перемещение - линейная, что должно нам говорить - есть какая-то тонкость в работе ансиса - которую мы не знаем! Посмотрите разницу первого моего листинга и второго, надеюсь уважаемые друзья! это вас развлечет!

Изменено 24 июня 2009 пользователем Цветочек

[serg_a 0]

Вам хорошо, вы в отпуске!

Можно прийти к тому, что в следующем случае - в смысле листинга - все работает и действительно кривая - реакции-опор -перемещение - линейная, что должно нам говорить - есть какая-то тонкость в работе ансиса - которую мы не знаем! Посмотрите разницу первого моего листинга и второго, надеюсь уважаемые друзья! это вас развлечет!

Заинтриговали прямо-таки :) Найдите пять различий, как в журнале "Мурзилка" в детстве.

Во втором листинге нет MELAS. И не надо. Я так понимаю, это кусочно-линейно диаграмма растяжения-сжатия строится при этой функции? А сколько таких шагов кусочков линейных Ansys сам определяет? Наверное можно управлять количеством линейных участков, я просто не в курсе? Вот тут и можно порыться поглубже в тонкостях. Что в итоге получается из нескольких линейных отрезков. :)

Второе отличие et,1,82 в первом листинге и et,1,plane183 во втором. Это не очень принципиально с точки зрения обсуждаемых тонкостей в смысле моделирования различных материалов в Ansys, не так ли?

Ещё одно различие в величине коэффициента пуассона. Ну тут во втором листинге вроде бы правильнее, если считать, что моделировать пытаемся несжимаемый материал.

И ещё одно различие , что во втором листинге используется модель Муни-Ривлинга - опять же оправданно для описания гиперупругого материала.

Во втором листинге TBTEMP нет - так и не надо.

Дальше вроде бы закрепление и нагрузки вроде бы одинаково задаются?

Ну а насчёт того, почему может получиться нелинейная диаграмма при решении с MELAS - так а почему бы нет? Всегда можно задать такие условия нагружения, закрепления, свойств материалов, что при учёте нелинейных эффектов получится нелинейное поведение образца.

А что касается тонокостей в Ansys - то это конечно самое главное и лучше их знать, чем не знать.

Иногда правда очень трудно в них разобраться, особенно когда творишь и пытаешься применять возможности, заложенные разработчиками программы таким образом, каким разработчики и не предполагали. :)

[Цветочек 15]

Я имела в виду, что к сожалению многие возможности ансис обладают поистине неизведанными особенностями. Причем в начале кажется, что ансис действительно уникальная программа в смысле разумности. Но в этом смысле невозможно объяснить что самый ходовой упругий нелинейный материал Melas для аппрокимации кривых сила - перемещение дает заранее неверные результаты. Думаю, что эта черта ансис делает его весьма скверным черным ящиком, которым мы пользуемся каждый день.

[Борман 2 379]

Думаю, что эта черта ансис делает его весьма скверным черным ящиком, которым мы пользуемся каждый день.

Типичное заблуждение. Я тоже одно время плевал ансису в монитор, но все как всегда оказывалось по науке.

[Цветочек 15]

Ну я же не предлагаю так делать!

В этом ящике реализованы весьма совершенные и робастные технологии решения граничных задач. Единственное, что нехорошо - так это то, что когда мы собираемся решать одну задачу - решается может быть другая, и пусть ответы также не верны, мы должны всегда быть уверены - что то что сейчас мы решаем, это и есть то что мы хотим решить - с нашим материалом, с граничными условиями и так далее.

Изменено 25 июня 2009 пользователем Цветочек

[serg_a 0]

Но в этом смысле невозможно объяснить что самый ходовой упругий нелинейный материал Melas для аппрокимации кривых сила - перемещение дает заранее неверные результаты. Думаю, что эта черта ансис делает его весьма скверным черным ящиком, которым мы пользуемся каждый день.

Возможно объяснить. Изучив лежащую в основе под аббревиатурой MELAS теорию и конкретный способ её реализации. Тут может помочь такая глава Help как Theory reference, в частности.

Вот смотрите, у вас в реальности при эксперименте гиперупругий материал ведёт себя в определённых пределах как линейный - это нонсенс, чепуха, глупость? Нет.

Теперь вы задаёте те же условия и свойства материала, что и для гиперупругого материала и закладываете их в Ansys в предположении, что материал не заведомо гиперупругий, а заведомо нелинейный. Как мы видим из эксперимента, из гиперупругости может следовать линейность материала в определённых пределах. Но это не значит, что заведомо просто какой-то нелинейный материал в тех же условиях, что и гиперупругий, будет вести себя линейно. Так он себя и ведёт нелинейно, при тех условиях, в которых гиперупругий материал ведёт себя линейно. А в предположении о малости перемещений и линейности диаграммы мы можем получить при тех же условиях просто превышение критических напряжений - то есть разрушение образца. Для описания каждого материала в Ansys нужно выбирать соотвествующую модель и правильно её использовать. Для того, чтобы правильно использовать - знать глубоко основы теоретические и предположения и ограничения соотвествующей теории - тогда не будет таких вопросов к Ansys - почему он даёт заведомо неправильный результат. А найти причину неправильности бывает очень тяжело, потому что она глубоко зарыта бывает. Бывает лучше обойти эту проблему и использовать другой инструмент - например, вместо melas модель муни-ривлина. :)

Но до истины я сам всегда испытываю горячее желание докопаться и ваше желание приветствую! :)

[Борман 2 379]

Первый пост.

Решите вот такую задачу без всяких муниривлинов и мелаззоф....

finish

/clear

/prep7

et,1,82

mp,ex,1,100

mp,nuxy,1,0.3

rectng,0,1,0,0.5

esize,0.1

mat,1

amesh,all

...

И получите тот же самый график. Дело не в модели материала, а в NLGEOMе. Советую не врубаться.

[serg_a 0]

Первый пост.

Решите вот такую задачу без всяких муниривлинов и мелаззоф....

finish

/clear

/prep7

et,1,82

mp,ex,1,100

mp,nuxy,1,0.3

rectng,0,1,0,0.5

esize,0.1

mat,1

amesh,all

...

И получите тот же самый график. Дело не в модели материала, а в NLGEOMе. Советую не врубаться.

Про NLGEOM я почему-то и не подумал в контексте этой задачи..

Хотя логично бы подумать..

И что-то у меня как-то с этим NLGEOMом были какие-то проблемы в собственной работе...

[Цветочек 15]

Уважаемый Борман - вы писали что деформации ln(2) - я понимаю вы как и ансис пользуетесь мерой генки

Хорошо, я познакомилась с вашими примерами и аргументацией, можно тогда заключить что включение геометрической нелинейности и есть зло. ТОЛЬКО Вот меня мучает один вопрос, а именно почему результаты этой программы совпадают с вашей ? и главное нелинейности никому не мешает, тоже получается линейный график!

/clear

/prep7

!*

!* описываем свойства резинового материала

!*

C10=42.774

C01=-28.504

mp,ex,1,6*(C10+C01)

mp,nuxy,1,0.3 ! коэффициент Пуассона - поэтому никакой несжимаемости

TB,HYPER,1,1,2,MOONEY

TBDATA,1,C10,C01,

! нелинейность материала по Муни-Ривлину

!* задаем двумя массивами линейную связь между инженерными

!* деформациями и напряжениями для резинового образца

!* (получено якобы от испытательной машины при испытании на растяжение)

!*

!* находим два коэффициента по Муни-Ривлину

!* по испытательной кривой (в данном случае - прямой)

!*

! между деформациями и напряжениями

! (инженерными - надо полагать)

!*

!* строим простую резиновую полоску размером 0,5 на 1

!*

mat,1

et,1,plane183

rectng,0,1,0,0.5

esize,0.1

amesh,all

!*

!* закрепляем полоску слева по X с возможностью проскальзывания по Y

!*

nsel,s,loc,x,0

d,all,ux,0

nsel,r,loc,y,0

d,all,uy,0

nsel,all

!*

!* связываем вместе все узлы на правой стороне полоски

!*

nsel,s,loc,x,1

/replot

nsel,r,loc,y,0

*get,n_pull,node,,num,max

nsel,s,loc,x,1

nsel,r,loc,y,0.5

*get,n_top,node,,num,max

nsel,all

!*

!* мастер-узлом в coupled set будет узел n_pull (правый нижний)

!*

cp,1,ux,n_pull,n_top

nsel,s,loc,x,1

cp,1,ux,all

!*

!* моделируем испытание полоски резины на растяжение на испытательной машине

!*

d,n_pull,ux,1 ! будем тянуть узел n_pull вправо по X на 1

d,n_pull,uy,0 ! закрепляем n_pull по Y

!*

allsel,all

finish

!*

/solu

antype,stat

nlgeom,on

autots,on

time,1

deltim,0.01

outres,all,all

kbc,0

!*

solve

!*

finish

/post26

!*

rforce,2,n_pull,f,x,Force_X

plvar,2

prvar,2

Изменено 25 июня 2009 пользователем Цветочек

[Борман 2 379]

Уважаемый Борман - вы писали что деформации ln(2) - я понимаю вы как и ансис пользуетесь мерой генки

Хорошо, я познакомилась с вашими примерами и аргументацией, можно тогда заключить что включение геометрической нелинейности и есть зло. ТОЛЬКО Вот меня мучает один вопрос, а именно почему результаты этой программы совпадают с вашей ? и главное нелинейности никому не мешают

Я потерял нить разговора. Я лишь заметил, что напряжения = 100*ln(2) = E*e и н про какую меру Генки не знаю. Это число точно ляжет на диаграмму деформирования материала, если её перерисовать в истинных (кажется так) деформациях.

Так же замечено, что нелинейность материала не влияет на результат решения задачи. Я не знаю ничего про материал муни-ривлина, кроме того, что я знаю, что он бывает в природе.

Не понимаю, причем тут "зло". Включить геом. нелин. это правильное решение в данной задаче. В общем я запутался в том, что вы спрашиваете. Сорри.