Нелинейные свойства сталей

[iva_nko 0]

Добрый день! Начинаю по-тихоньку вникать в нелинейный расчет, работу материалов за пределами упругости прежде всего столкнулся с тем, что нигде нет каких либо зависимостей напряжений от деформации за пределами текучести, точнее я их пока не нашел. Как быть с этим? где их брать?

буду очень признателен!

[Борман 2 375]

Основные свойства, определяющие физически-нелинейное поведение материала - это

- предел пропорциональности

- предел текучести

- предел прочности

- относительное удлинение при разрыве

- сужение в шейке при разрыве

Явную зависимость напряжений от деформаций найти, зачастую, проблематично.

[iva_nko 0]

Основные свойства, определяющие физически-нелинейное поведение материала - это

- предел пропорциональности

- предел текучести

- предел прочности

- относительное удлинение при разрыве

- сужение в шейке при разрыве

Явную зависимость напряжений от деформаций найти, зачастую, проблематично.

последние два значения есть в марочнике сталей. т.е. получается есть конечная точка на графике. Значит вопрос в интерполяции. Я так понимаю, что bilenear hardening в Ансисе это и есть линейная интерполяция этих значений?

[Guterfreund 75]

В нашей ситуации, зачастую, Заказчик сам представляет график зависимости напряжений от деформации за пределами текучести. Эту информацию можно получить, например, тестом для конкретного материала.

Bilinear hardening это модель упрочнения материала. Как я понимаю, это достаточно упрощенная модель, т.к. имеет два линейных участка с точкой перехода к текучести. Если информации достаточно, пользуемся multilinear hardening.

[romanoff 0]

Кривые упрочнения можно в справочниках посмотреть:

Третьяков А.В., Зюзин В.И. Механические свойства металлов и сплавов при пластическом деформировании

Кроха З.А. Упрочнение металлов при холодной пластической деформации

[iva_nko 0]

Всем большое спасибо! буду продолжать изучение!

[FSA-FSA 249]

Четырех-томник ВИАМ - Авиационные стали и сплавы ...

Или MMPDS(Бывший MIL-HDBK (шел в комплекте с NE-NASTRAN)) - куча данных для буржуйских сталей - можно(не всегда) подобрать наш аналог

[Criminal 0]

Если нужны буржуйские стали и материалы, да и госты вообще, то вот один хороший сайт

<noindex>http://www.everyspec.com</noindex>

Непосредственно по сталям, особенно авиационным надо искать вот такую книжку

DOT/FAA/AR-MMPDS-01

Если наши, то есть замечательная программа

Winsteel.

Правда она денег стоит...

[Shuburshun 0]

Если я правильно понял, то тебе нужна реология?

[Closius 8]

я вот че хочу сказать: прям точно описывать диаграмму деформирования для простого нагружения (то есть без циклики) нет смысла. Особенно когда конструкция должна работать в упругой зоне (фактически вся атомная тематика, хоят щас этот излишны консерватизм хотят убрать). Достаточно билинейной модели.

Да и вообще любая диаграмма деформирования строится для одноосного случая, дальше результаты приводят через тензоры разные к виду многоосного и тем самым говорят что материал будет работать именно так. На самом же деле при различных нагружениях диаграмма деформирования будет отличаться. И я например не знаю на сколько.. Поэтому по моему мнению не стоит так сильно вдаваться в описание диаграмм при простом нагружении.

[soklakov 1 475]

На самом же деле при различных нагружениях диаграмма деформирования будет отличаться. И я например не знаю на сколько..

Никто не знает. Но ничего лучше пока не придумали. Существующие теории либо описывают слишком узкий класс задач, либо больше похожи на бред сумасшедшего, либо численно нереализуемы, либо еще какие препятствия к повсеместному применению. Но и закон Гука всего лишь разумная аппроксимация, в свое время даже законодательно запрещенный к применению.

Думать, что делаешь - нужно. Верификация экспериментом - еще нужнее. Но найдутся задачи, где знание диаграммы деформирования будет не лишним.

К примеру, билинейную модель формировать, используя точку разрыва - глупо. Тогда уж можно смело Прандтлем. Тем более, что модель Прандтля в этом случае более консервативна, а в случае наличия площадки текучести еще и избавит от возможной критической ошибки. Гораздо лучше оценить ожидаемые деформации и именно на этом куске графика строить билинейную модель. Как правило, это совершенно другие касательные модули пластичности.

[Paltuss 1]

К примеру, билинейную модель формировать, используя точку разрыва - глупо. Тогда уж можно смело Прандтлем. Тем более, что модель Прандтля в этом случае более консервативна, а в случае наличия площадки текучести еще и избавит от возможной критической ошибки. Гораздо лучше оценить ожидаемые деформации и именно на этом куске графика строить билинейную модель. Как правило, это совершенно другие касательные модули пластичности.

Прандтлем - это идеально пластический материал, да?

В плане прочнизма, конечно, получится консервативно, результат будет в запас несущей способности. А для оценки усилий, необходимых для деформирования, уже наверно в худшую сторону ошибка получится?

[soklakov 1 475]

А для оценки усилий, необходимых для деформирования, уже наверно в худшую сторону ошибка получится?

Несомненно.

Если деформирование жесткое, то необходимо гарантировано превысить требуемые усилия. Можно Прандтля задрать до временного сопротивления. Правда, наверно, можно придумать ситуацию когда и этого будет недостаточно. Но с жестким деформированием можно спокойно делать огромный запас и это даже не приведет к излишним энергопотерям.

С мягким, кажется, сложнее.

[Closius 8]

soklakov, согласен с вами. Кстати интересно, а когда и где законодательно запрещали закон Гука?

Да и я не понимаю чем билинейная модель отлтчается от Прандтля? Или Прандтль это просто частный случай билинейной модели?

Мы вот в атомной тематике просто используем консерватизм. То есть используем гарантированные значения физико-механических свойств материала. Ну и коэффициенты запаса эт понятно.. Но у нас конструкции в основном единичные, максимум серийные и должны долго работать (30-60 лет). Поэтому мы с лишним материалом и весом особо не боремся.

А вот другим отраслям существенен вес конструкции, например автомобили, велосипеды (про разную авиацию и космос не говорю ибо достали они уже, надо решать задачи более земные, а не хер знае какие). Но в таких случаях гораздо выгоднее и точнее создать несколько экспериментов опытных конструкций, чем делать расчеты. Я знаю что и в автомобилестроении и в велосипедостроении также проводятся МКЭ расчеты, но не очень понимаю зачем.. Если они предварительные, то еще можно понять, но уж никак не поверочные.

[Paltuss 1]

Мы вот в атомной тематике просто используем консерватизм. То есть используем гарантированные значения физико-механических свойств материала. Ну и коэффициенты запаса эт понятно.. Но у нас конструкции в основном единичные, максимум серийные и должны долго работать (30-60 лет). Поэтому мы с лишним материалом и весом особо не боремся.

Была даже обратная ситуация - когда ген. проектировщик отказался согласовывать более легкое изделие, чем ставили в проекты в 80-х годах (изделие, есссстно, прошло все расчеты и испытания) - типа, перерассчитывать трубопроводную систему, да ну нафиг.

[soklakov 1 475]

soklakov, согласен с вами. Кстати интересно, а когда и где законодательно запрещали закон Гука?

В Англии. Правда, большей частью это личные разборки. Исаака всегда бесил самоучка Роберт.

Или Прандтль это просто частный случай билинейной модели?

да.

Но в таких случаях гораздо выгоднее и точнее создать несколько экспериментов опытных конструкций, чем делать расчеты. Я знаю что и в автомобилестроении и в велосипедостроении также проводятся МКЭ расчеты, но не очень понимаю зачем. Если они предварительные, то еще можно понять, но уж никак не поверочные.

Не выгоднее. Практика МКЭ расчетов в массовом производстве примерно следующая:

1. создание прототипа на основе идеи.

2. МКЭ расчет и верификация модели на прототипе.

3. оптимизация конструкции посредством расчетов.

4. изготовление оптимального образца.

5. поверочные испытания.

6. запуск массового производства.

Пункт 3 становится безумно дорогим, как по времени так и по деньгам, если выполнять его на реальных образцах.

Но практика эта большей частью зарубежная. Тех фирм, что ориентированы создавать конкурентно-способную продукцию. У нас это пока на стадии внедрения в сознание.

[Closius 8]

soklakov:

ммм а зачем проводить верификацию модели на прототипе для расчета прочности? Прочностные вещи в МКЭ итак дают достаточно хорошую точность 5-10%. Про расчеты гидравлические даже говорить не буду - это чисто качественная оценка процесса или очень отдаленная, ее применять без верификации точно нельзя. Однако верификация гидравлической модели зачастую очень дорога и сложна.

Опыт показывает, что грамотный конструктор уже итак делает близкую к оптимальной конструкцию. Мозги должны работать. Хотя сам я применял методы оптимизации для выборы оптимальной толщины и геометрии, но это довольно мало случаев.. Ладно согласен оптимизация штука интересная ))

Предварительный расчет на этапе проектирования это понятно, а вот поверочные расчеты лучше доверить экспериментам.

[soklakov 1 475]

ммм а зачем проводить верификацию модели на прототипе для расчета прочности?

А кто говорил о прочностном расчете?

Прочностные вещи в МКЭ итак дают достаточно хорошую точность 5-10%.

Да ну?! Пробовали считать глубокую пластику? Композиты? Материалы с ЭПФ? Модальный анализ с нелинейными контактами? Закритическое поведение при потере устойчивости? Список бесконечен.

Про расчеты гидравлические даже говорить не буду - это чисто качественная оценка процесса или очень отдаленная, ее применять без верификации точно нельзя. Однако верификация гидравлической модели зачастую очень дорога и сложна.

Все очень сильно зависит от опыта и кваилификации CFD-расчетчика. А также от класса задачи. Иногда гидрогазодинамики бодаются за 0,5% точности. И у них это получается.

Опыт показывает, что грамотный конструктор уже итак делает близкую к оптимальной конструкцию. Мозги должны работать. Хотя сам я применял методы оптимизации для выборы оптимальной толщины и геометрии, но это довольно мало случаев.. Ладно согласен оптимизация штука интересная ))

Спектр задач куда шире, чем подобрать толщину и ширину.

Предварительный расчет на этапе проектирования это понятно, а вот поверочные расчеты лучше доверить экспериментам.

В массовом производстве так и делают.

[Closius 8]

"Да ну?! Пробовали считать глубокую пластику? Композиты? Материалы с ЭПФ? Модальный анализ с нелинейными контактами? Закритическое поведение при потере устойчивости? Список бесконечен."

Это я ниче не считал. Мне это ненадо. Приведите пример где эти расчеты так необходимы?

Решать задачу в лоб нельзя. Расчетчик должен подходить к процессу творчески, упрощать модель, оптимизировать ее под расчет. Вот тут какраз и необходима кваллификация. Причем расчетчик должен знать принципы конструирования, принципы технологии создания, материаловедение. Я вообще считаю, то эти дисциплины не разделимы.

"Все очень сильно зависит от опыта и кваилификации CFD-расчетчика. А также от класса задачи. Иногда гидрогазодинамики бодаются за 0,5% точности. И у них это получается."

Ага, когда поставлен эксперимент, то подогнать под него модель это не то чтобы просто, но это безопасно скажем так. У вас есть данные эксперимента. Вам надо тока подогнать модель под них. А вот когда вам надо дать точный прогноз, без эксперимента и подписаться под ним - вот тут вы 100 раз подумаете прежде чем подпишитесь. И скорей всего дадите более консервативные результаты чем будет на самом деле для перестраховки. Все эти критерии подобия (например Био) они сами по себе дают погрешность, а без них выхода нет, либо строить модель в реальном масштабе. И кваллификация расчетчика свою роль сыграет, да вот только кто ей поверит? Когда речь идет об оборудовании, которое стоит огромных денег и будет приносить огромные деньги, тут надо 1000 раз все перепроверить и доверять можно только достоверным источникам - эксперимент, аналитика.

И вы меня хоть запинайте тут, но в наше время CFD расчеты еще не готовы стать поверочными, только для предварительной, а зачастую более качественной оценки. Если конечно у вас не DNS модель для учета турбулентности, либо числа рейнольдса маленькие, либо довольно простая геометрия..

[Борман 2 375]

Расчетчик должен подходить к процессу творчески, упрощать модель, оптимизировать ее под расчет.

Через пять лет подобной деятельности она стала вызывать у меня тошноту.

Сорри за офтоп.