Расчет заглушки

[pavlik 1]

Вобщем посчитал я шеллами, поскольку конвекцию на топ и боттом задать нельзя, выкрутился пока так: задал температуру 200 С изнутри и 22 С снаружи (Thermal condition позволяет это сделать), у ребер соответственно везде 22. Давление приложил как надо. В линейном расчете получил такой результат:

1. Эквивалентные напряжения:

В нельнейном с применением biso получил такой результат:

2. Эквивалентные напряжения:

Пластические деформации:

Но вопрос о том, доверять ли этим результатам остается открытым..

Уважаемый soklakov! Большая просьба, если будет время, гляньте еще раз мой переделанный расчет - у вас наверняка найдутся замечания. Файл расчета прилагаю.

Z.rar

Изменено 28 мая 2012 пользователем pavlik

[Гость suvorov.as]

задал температуру 200 С изнутри и 22 С снаружи (Thermal condition позволяет это сделать), у ребер соответственно везде 22.

Да ладно, вы хотите сказать, что до этой трубы дотронутся можно будет? Там будет, как писал soklakov, 180-190 на внешней поверхности пластины и чуть холоднее на ребрах.

В нельнейном с применением biso получил такой результат:

2. Эквивалентные напряжения:

Что-то какая-то ненадежная на первый взгляд штука.

А сколько надо-то МПа? Я так полагаю меньше 310. Но тогда почему у вас сама труба входит в пластику? Это так сильно проявляется краевой эффект, или она спроектирована совсем без запаса прочности? Что должно простейшее аналитическое решение (s=PR/h)для вашей трубы показать?

[pavlik 1]

Да ладно, вы хотите сказать, что до этой трубы дотронутся можно будет? Там будет, как писал soklakov, 180-190 на внешней поверхности пластины и чуть холоднее на ребрах.

Что-то какая-то ненадежная на первый взгляд штука.

А сколько надо-то МПа? Я так полагаю меньше 310. Но тогда почему у вас сама труба входит в пластику? Это так сильно проявляется краевой эффект, или она спроектирована совсем без запаса прочности? Что должно простейшее аналитическое решение (s=PR/h)для вашей трубы показать?

Возможно, с тепловым расчетом я пока не разобрался. Сейчас посчитал, расчет на солидах показал такое распределение температур (коэфф-т тепловосприятия брал 45 Вт/мС, коэфф-т теплоотдачи 12 Вт/мС):

s=0.54917*1.7/0.02=46.7 МПа.

Изменено 29 мая 2012 пользователем pavlik

[soklakov 1 475]

pavlik , если доверять этим результатам и предел текучести 300, то ребра потекли на все сечение, что вряд ли бы долго простояло:

Температуру так задавать, конечно, неправильно. Как поступить, есть варианты. Хочется и в шеллах остаться, и с температурой поближе к правде быть.

Если с обоих сторон оболочки воздух, то распределение средних по толщине температур примерно такое:

Если использовать Ваш подход с заданием температур на разные стороны оболочки, то сначала эти температуры нужны определить, решив на коленке одномерную задачу теплопроводности для оболочки. Там решать нечего, вопрос в коэффициентах теплопередачи. Узнаете высок ли градиент температур и решите, имеет ли смысл его учитывать, может эти изгибом можно и пренебречь.

Но это не решает вопрос с ребрами, для них так не выкрутиться. Тепловую задачу для конструкции лучше все-таки решить.

Можно попробовать собрать и то, и другое. Температуры ребер взять из теплового расчета, для остальных оболочек задать температуры с коленки.

[soklakov 1 475]

С учетом приведенных Вами коэффициентов теплопередачи, без учета градиента температуры по толщине (скорее всего, приемлемо), геометрически нелинейно, физически линейно:

Как видите, никто никуда не течет. К тому же, более корректное задание температурных ГУ (в том числе более гладкое) значительно уменьшило сингулярности (если можно сравнивать бесконечности). Ведь сингулярность в Вашем исходном варианте не только геометрическая, но и обусловленная резким скачком в ГУ.

Еще стоит добавить, что у меня там геометрия кривая, быстро собирал шеллы с Ваших солидов, не все ровно и аккуратно. У Вас совсем красиво получится.

[pavlik 1]

С учетом приведенных Вами коэффициентов теплопередачи, без учета градиента температуры по толщине (скорее всего, приемлемо), геометрически нелинейно, физически линейно:

Как видите, никто никуда не течет. К тому же, более корректное задание температурных ГУ (в том числе более гладкое) значительно уменьшило сингулярности (если можно сравнивать бесконечности). Ведь сингулярность в Вашем исходном варианте не только геометрическая, но и обусловленная резким скачком в ГУ.

Не могу сказать, что понял Вас до конца правильно - при 200 С предел текучести стали 09Г2С - 246 МПа, так почему же не течет? Вы сейчас приложили полученные в тепловом расчете температуры, я правильно понял?

Изменено 29 мая 2012 пользователем pavlik

[soklakov 1 475]

Значит потечет) Но да не так уж сильно. Но может и не потечет. Там где напряжения больше - температура меньше.

Да, температуры из теплового расчета. Я, правда, посоветовал бы решать либо полную задачу, либо повернуть сектор на 45град. А то оболочка, лежащая в плоскости симметрии может что-нить нехорошее натворить, да и с ГУ в таком случае можно проблем набрать. Так что мои цифры Вам все равно пересчитывать еще раз десять, это ж так, на скорую руку.

[pavlik 1]

Значит потечет) Но да не так уж сильно. Но может и не потечет. Там где напряжения больше - температура меньше.

Да, температуры из теплового расчета. Я, правда, посоветовал бы решать либо полную задачу, либо повернуть сектор на 45град. А то оболочка, лежащая в плоскости симметрии может что-нить нехорошее натворить, да и с ГУ в таком случае можно проблем набрать. Так что мои цифры Вам все равно пересчитывать еще раз десять, это ж так, на скорую руку.

Что скажите о моем тепловом расчете, я приводил его чуть выше. В частности о коэффициентах теплоотдачи (я брал их из задачника "Краснощеков - Задачник по теплопередаче" -там была разобрана приблизительно такая же ситуация, только температура была чуть выше - 250 С). Но париться с Нуссельтом и Грасгофом сил совсем нет. Может, у Вас более точные данные?

[soklakov 1 475]

У меня нет данных, я взял Ваши 45 и 12.

Ваш расчет в солидах, с него температуры не шеллы передать трудно. Сделайте тоже самое для шеллов.

Кстати, обратите внимание, у меня в середине теплее получилось, чем у Вас. И это как раз из-за оболочек в плоскости симметрии (Ваше распределение ближе к правде). Можно ориентироваться на тепловой расчет в солидах при решении задачи в оболочках.

[pavlik 1]

У меня нет данных, я взял Ваши 45 и 12.

Ваш расчет в солидах, с него температуры не шеллы передать трудно. Сделайте тоже самое для шеллов.

Кстати, обратите внимание, у меня в середине теплее получилось, чем у Вас. И это как раз из-за оболочек в плоскости симметрии (Ваше распределение ближе к правде). Можно ориентироваться на тепловой расчет в солидах при решении задачи в оболочках.

То есть я опять же задаю эти температуры (полученные в солидах) на шеллы с помощью Thermal Condition и делаю статический расчет, верно?

Изменено 29 мая 2012 пользователем pavlik

[soklakov 1 475]

Нет, Вы выполняете тепловой расчет для шеллов. При его выполнении можете в определенной степени использовать солид-расчет для верификации себя. А дальше прицепляете к тепловой задаче статическую - передача данных практически автоматическая, в Вашем случае - автоматическая. Выполняете статику на импортированных температурах. Всё.

[Гость suvorov.as]

s=0.54917*1.7/0.02=46.7 МПа.

Для меня странно, что у вас численно в 6.5 раз больше получилось

[pavlik 1]

Для меня странно, что у вас численно в 6.5 раз больше получилось

Ну во-первых, эта формула без учета температуры, во-вторых, это по-моему вы привели формулу для окружных напряжений, здесь отсутствует учет меридиональных ведь? Или я чет путаю...

Нет, Вы выполняете тепловой расчет для шеллов. При его выполнении можете в определенной степени использовать солид-расчет для верификации себя. А дальше прицепляете к тепловой задаче статическую - передача данных практически автоматическая, в Вашем случае - автоматическая. Выполняете статику на импортированных температурах. Всё.

А как прикладывать коэффициент теплоотдачи и температуру в случае шеллов? Выше же уже это обсуждали - сделать напрямую через интерфейс этого нельзя, иначе все придется прикладывать к одной и той же поверхности? Как Вам это удалось, я не понял пока.

[soklakov 1 475]

Для меня странно, что у вас численно в 6.5 раз больше получилось

Все вполне логично. Формула предполагает трубу исключительно под давлением. Добавьте изгиб - совершенно другие напряжения.

Собственно в расчете с более менее верными температурами и пренебрежением тепловым градиентом по толщине - напряжения в трубе, удаленной от краев в районе 30-50 МПа, что вполне согласуется.

А как прикладывать коэффициент теплоотдачи и температуру в случае шеллов? Выше же уже это обсуждали - сделать напрямую через интерфейс этого нельзя, иначе все придется прикладывать к одной и той же поверхности? Как Вам это удалось, я не понял пока.

А угадайте, что будет если две конвекции приложить к одному и тому же шеллу)

А температурных граничных условий (ограничения на степени свободы) у Вас быть не должно.

[Гость suvorov.as]

Ну во-первых, эта формула без учета температуры, во-вторых, это по-моему вы привели формулу для окружных напряжений, здесь отсутствует учет меридиональных ведь? Или я чет путаю...

Ну, во-первых, какая разница для цилиндрической трубы горячая она или холодная? Что от температуры меньше 200градусов она развалится что ли? Это нонсанс.

Во-вторых, продольные s=PR/2h в два раза меньше. Более того, они в другом направлении действуют и даже несколько снижают эквивалентные.

[soklakov 1 475]

Ну вопервых, какая разница для цилиндрической трубы горячая она или холодная? Что от температуры 200градусов она развалится что ли?

Те завышения, о которых Вы говорите, получены в предположении градиента по толщине 22..200 С. Это огромный изгиб. Уже договорились, что это неправильно. Тем лучше, что несогласование результатов объяснено.

[pavlik 1]

Все вполне логично. Формула предполагает трубу исключительно под давлением. Добавьте изгиб - совершенно другие напряжения.

Собственно в расчете с более менее верными температурами и пренебрежением тепловым градиентом по толщине - напряжения в трубе, удаленной от краев в районе 30-50 МПа, что вполне согласуется.

А угадайте, что будет если две конвекции приложить к одному и тому же шеллу)

А температурных граничных условий (ограничения на степени свободы) у Вас быть не должно.

Ничего не произойдет, будут разные результаты, проверим на кошках:

- одни и те же граничные условия что на солидах, что на шеллах -

1) шелл -

2) солид -

Я имею в виду Ambient-температуру, т.е. температуру среды, она при задании конвекции в любом случае задается, без этого будет знак вопроса.

Ну, во-первых, какая разница для цилиндрической трубы горячая она или холодная? Что от температуры меньше 200градусов она развалится что ли? Это нонсанс.

Во-вторых, продольные s=PR/2h в два раза меньше. Более того, они в другом направлении действуют и даже несколько снижают эквивалентные.

Если задавать одинаковую температуру, труба и заглушка будут расширяться вместе и равномерно, это понятно. Я просто не вполне понял интерфейс Воркбенча, думал он мне предлагает задать в Thermal condition граничные условия, а он предлагал задать температуру, которая будет поддерживаться на поверхности. Поэтому получился приличный градиент.

Изменено 29 мая 2012 пользователем pavlik

[Гость suvorov.as]

Если задавать одинаковую температуру, труба и заглушка будут расширяться вместе и равномерно, это понятно.

Не факт. Если у вас стоит жесткая заделка, то в ее районе при увеличении температуры будут большие напряжения.

Т.е. нужно, чтобы кинематические г.у. не стесняли тепловых деформаций

[soklakov 1 475]

Ничего не произойдет, будут разные результаты, проверим на кошках.

Как раз собирался заняться проверками. Присоединюсь чуть позже.

Не факт. Если у вас стоит жесткая заделка, то в ее районе при увеличении температуры будут большие напряжения.

Т.е. нужно, чтобы кинематические г.у. не стесняли тепловых деформаций

Вас как подменили. Очевидные вещи рассказываете. Для pavlik'a это тоже очевидно, мне кажется.

[Гость suvorov.as]

Вас как подменили. Очевидные вещи рассказываете. Для pavlik'a это тоже очевидно, мне кажется.

Я просто не могу понять почему в численном расчете в трубе 300МПа, а в простой оценке около 50МПа? Может это было где-то объяснено и я это пропустил? А если нет, то тогда надо причины такого расхождения узнать. Например, убрать полностью термическое нагружение и посмотреть результат от давления.