Контакт сферической оболочки

[naimark 0]

Добрый день! Не буду долго объяснять, что я новичок, но очень хотелось бы услышать рекомендации знающих людей по-поводу следующей задачи. Имеется сферический сегмент, оболочка, из материала PDMS, в моем понимании это что-то вроде резинки (для ее моделирования я использую линейно-упругую модель, задавая модуль Юнга и к-т Пуассона, хотя, может быть, все намного сложнее, если кто даст полезные рекомендации по этому поводу, то буду очень благодарен). Этот сегмент крепится к металлической цилиндрической оболочке, образуя вместе герметичный объем, внутри воздух. К верхнему основанию цилиндра прикладывается нагрузка, конструкция вдавливается в упругое полупространство, как в задаче Герца. В итоге в камере давление тоже изменяется, в общем основная задача - найти зависимость между радиусом пятна контакта и давлением в камере. По этому поводу возникают некоторые вопросы:

1) Стоит ли задавать воздух в камере, как отдельное тело, мне важно давление внутри, а точнее зависимость пятна контакта от этого давления (было бы здорово, если бы Вы высказали свои соображения по-поводу, как лучше измерять радиус пятна);

2) Какими элементами лучше моделировать части конструкции (solid или shell);

3) Как величины давлений, прикладываемые в Ansys на линии соотносятся с реальными давлениями, которые обычно (в жизни) прикладываются на площади;

4) И отдельно про контактную пару, как лучше всего настраивать решатель (ну, large disp. stat. - это понятно), а какие еще там (в решателе) есть важные моменты.

Еще раз повторюсь, что буду очень рад услышать любые советы, рекомендации. Если что, то геом.модель - в файле.

Заранее, спасибо за помощь.

tact.txt

[Andron 5]

конструкцию моделировать лучше на базе shell'ов, давление прикладывать в зависимости от объема, который вычисляется макросом на каждом шаге нагружения(пример макроса прилагаю), насчет пятна контакта - его площадь тоже можно вычислить, написав макрос, итерирующий по узлам контактирующих поверхностей и суммирующий площади элементов, если расстояние между узлами, меньше некоторой дельта(я думаю, должно быть понятно)...

а вообще с такими задачками на ура справляется ls-dyna....

getvolume.txt

[Fedor 1 603]

По моему надо считать потерю объема и через него переходить к изменению давления. У сферы при постоянной поверхности максимальный объем, а резина почти несжимаемый материал, как справедливо любит отмечать Цветочек :)

Прикладывая силу к сфере можно оценить эффективный радиус кривизны для Герца и так находить хорошее приближение к области контакта.

P V = const - в школе учили

[naimark 0]

Огромное спасибо за ответы, особенно за макрос, немного недопонял, что за формулы приведены в looping through Gauss points, видимо квадратурные формулы для вычисления интегралов, но в целом идея понятна, написал что-то свое. Спасибо!

Может есть еще какой макрос для пошагового нагружения, прочел соседнюю тему "Последовательное приложение нагрузки" и что-то совсем запутался, как лучше это сделать. И возник еще вопрос, куда и какими командами лучше записывать данные (вычисленные давления и радиус) на каждом шагу, чтобы потом построить зависимость между ними.

А насчет контактной пары, Борман посоветовал, по-моему, отличный способ (с помощью контактного статуса).

Насчет P V = const, ну иногда еще p*V^\gamma=const бывает

[Борман 2 385]

Если еще актуально, практические советы.

1. Поскольку разница в жесткостях резинки и прочих тел составляет 5 порядков, что можно легко предположить нерезиновые тела абс. жесткими. Т.е. вместо нижнего тела создать линию, и закрепить её. Вместо верхней крышки надо выставить условие на линии L12 UX=0, и связать (CP) все узлы этой линии по UY

2. Делая резину линейно-упругим телом у вас ничего не получится. Даже в NLGEOM постановке перемещения будут мизерные. Решатель просто не даст вам решить задачу с очень большими перемещениями. Непремено задавайте "резиновую" модель.

3. Давление газа в камере, естественно надо определять из уравнения состояния газа F(p,V)=0. Для реальных газов, думаю вы без труда найдете эту зависимость в интернете.

4. По радиусу пятна, вы уже почти все поняли.

5. Если постановка допускает shell элементы на резине, то лучше использовать их. В этом случае надо аккуратно пересмотреть пункт 1.

6. Про контакт лучше почитать, чем рассказывать.

7. По давлениям.. если у вас осесимметричная модель (тогда почему речь идет о SHELL ???) почитайте HELP раздел Basic Guide | Chapter 2. Loading | 2.5. How to Apply Loads | 2.5.11. Axisymmetric Loads and Reactions (ANSYS 10)

8. Изменение объема можно найти через интеграл под резинкой. В плоском случае это просто.

[Борман 2 385]

Кстати нужно не забыть приложить избыточное давление на резину изнутри. Тут без рестарта не обойтись. Между шагами, которые должны быть достаточно короткими, нужно пересчитвать давление на резину. Так же нужно помнить, что дпвление на верхнее дно тоже играет рояль. 

А промежуточные результаты можно никуда не записывать. Они сохраняются в базе если стоит ключ OUTRES,ALL,ALL.