Термопрочность чугуна

[caper 5]

Здравствуйте. Есть стационарная задача термопрочности чугуна. Расчеты показывают, что термические напряжения выше допускаемых напряжений на растяжение (для СЧ15 при моей толщине стенки 100МПа). Но, на практике конструкция работает. Подскажите, пожалуйста, может допускаемые напряжения для термических нагрузок будут другими?

Спасибо

PSНапряжения считал по теории прочности Мора.

[Guterfreund 75]

На то оно и есть допускаемое, чтобы обеспечить запас! На практике конечно же деталь будет работать, но насколько безопасно и до каких пределов...

[soklakov 1 475]

caper , зачем же столько одинаковых вопросов?

[caper 5]

Разные ветки - разные люди.

Неверно сформулировал. Расчетные напряжения превышают временный предел прочности на растяжение.

[soklakov 1 475]

Слишком много неизвестных. Теория Мора не всегда верна. Ваш расчет может быть не верен. Предел прочности может быть другой. Подозрительнее всего - расчет.

[caper 5]

Ну, в теории прочности Мора важно соотношение растягивающих и сжимающих допускаемых напряжений. В данном случае оно равно 2. Самое интересное, что по Мизесу точно такие же напряжения получаются. Вопрос все же в таков: например, если материал СЧ15 и напряжения от термических нагрузок составили 223МПа (Мор) и 221МПа (Мизес), При моих толщинах стенки механический сигма в составит ~100МПа. Можно ли на него ориентироваться? Или при воздействии только термических нагрузках механические пределы не применимы?

[soklakov 1 475]

Термические нагрузки порождают механические деформации. Так что ориентироваться надо на "механический предел", как Вы его называете. Но вопрос: Каким образом временный предел сопротивления у Вас завязан на толщину стенки? Это характеристика материала. В первом попавшемся источнике подсказывают что 150 МПа.

Близость результатов по Мору и Мизесу говорит о преимущественном влиянии первых главных напряжений - НДС близкое к одноосному. Так что хоть по первой теории считайте.

Вы в точности расчета уверены?

[caper 5]

прочность изделий из чугуна напрямую зависит от их толщин. Чем толще, тем ниже вр. предел прочности.

Ну, точность расчета я так понимаю от сетки КЭ зависит. Сетка достаточно подробная, деталь не очень сложная - цилиндрическая труба грубо говоря. КЭ - тэтраэдр. Свойства забиты корректно. Что может быть не так?

Изменено 21 июня 2012 пользователем caper

[Guterfreund 75]

Вы вот сравниваете свои напряжения с каким-то числом из справочника, а потом спрашиваете почему деталь в действительности не ломается, хотя МКЭ дает противоположенный результат. Я Вам так скажу, все механические характеристики имеют определенный разброс, в таблицах вообще приводят их минимальные значения (минимально гарантированные), к тому же у чугуна все сложнее, как Вы писали все еще зависит от толщины стенки и возможных неоднородностей, которые носят случайный характер.

Если уж прям так хотите прямого сравнения, берите свою деталь и испытывайте на стенде, а потом уже вот эти характеристики сравнивайте с МКЭ!

[soklakov 1 475]

А теперь еще расскажите как из расчета напряжения определяете? Максимальные? Тогда покажите кратинку с максимальными напряжениями. Ох, чувствуется о сингулярности речь вести изволите. Учитывая хрупкость материала, Вам светит submodeling.

Хотя замечания Guterfreund справделивы, но основной причиной вполне может оказаться просто неправильный расчет. Сетка у Вас не такая хорошая, как Вам кажется. Гистограммы скошенности и Aspect Ratio можете привести? Ну и про граничные условия никто ничего не знает.

[caper 5]

Ну, деталька 3 м в диаметре, так что стенд несколько затруднителен... Я думал может у кого опыт подобный есть...

[soklakov 1 475]

прочность изделий из чугуна напрямую зависит от их толщин. Чем толще, тем ниже вр. предел прочности.

Вы что-то путаете. Предел прочности на изгиб может от этого зависеть. А предел прочности - характеристика материала, от геометрии объекта не зависит.

[soklakov 1 475]

caper , можно у Вас геометрию в каком-нибудь нейтральном формате попросить? Пока время есть посмотреть.

[caper 5]

caper , можно у Вас геометрию в каком-нибудь нейтральном формате попросить? Пока время есть посмотреть.

а как Вам его передать? прикрепить не получается...

подскажите может Вашу почту?

ЗЫ Предел прочности серых чугунов зависит от толщины детали. СЧ15 - 150МПА для толщины 15мм. При увеличении до 150мм предел падает почти в двое.

Изменено 21 июня 2012 пользователем caper

[caper 5]

А теперь еще расскажите как из расчета напряжения определяете? Максимальные? Тогда покажите кратинку с максимальными напряжениями. Ох, чувствуется о сингулярности речь вести изволите. Учитывая хрупкость материала, Вам светит submodeling.

Хотя замечания Guterfreund справделивы, но основной причиной вполне может оказаться просто неправильный расчет. Сетка у Вас не такая хорошая, как Вам кажется. Гистограммы скошенности и Aspect Ratio можете привести? Ну и про граничные условия никто ничего не знает.

вах! почти ничего не понял! Что такое submodeling?

гистограмма скошенности - это что такое? Как по английски звучать будет?

и aspect ratio что имеется в виду?

прошу извинить за дилетантские вопросы.

[soklakov 1 475]

Skewness(скошенность) и Aspect Ratio (в приблизительном переводе - соотношение сторон) - параметры элемента, повзоляющие оценить качество сетки. Есть и другие. Ну а гистограммы отображают сколько элементов в каком качестве.

Submodeling(Субмоделирование) - техника, позволяющая рассмотреть сначала всю деталь на плохой сетке, а потом узел концентрации более подробно.

По поводу модели: Попробуйте изменить искусственно расширение на rar. В крайнем случае на файлообменник и сюда ссылку.

[soklakov 1 475]

На счет предела прочности.

МКЭ предполагает сплошную однородную среду в пределах элемента. В вашей задаче - так для всей модели. Матрица жесткости определяется геометрией, условиями закрепления и свойствами материала. Свойства материала никакого отношения к геометрии не имеют.

Но откуда же берутся цифры в Ваших документах?

Чугун штука хрупкая. Одного маленького включения-концетратора достаточно, чтобы все разлетелось к чертям при растяжении (поэтому предел на растяжение меньше). Включения эти - результат несовершенства технологии изготовления. Появляются они с некоторой вероятностью. Чем больше материала, тем больше вероятность того, что в исследуемом образце будет такое включение. Отсюда меньшие пределы прочности при больших толщинах. Ведь они берутся в эксперименте по результату - "порвался!", как отношение силы к площади просто. Таким образом эта цифра обобщает очень большое количество факторов, в том числе технологию изготовления чугуна, а не просто его состав.

Собственно, если я правильно понимаю, СЧ15 как раз и означает предел прочности 150. Наготовили чугуна, провели испытания образцов, рвется на 150, проставили марку. Как процессоры разгоняют.

Понимая все это, Вы так или иначе принимаете решение о допускаемых в Вашей конструкции напряжениях, зная, что собираетесь использовать СЧ. И только потом подходите к КЭ-пакету. С этого момента у Вас больше не чугун. У Вас линейно-упругий материал с допускаемыми напряжениями такими-то.

Так вот по сути, у Вас есть документ, в котором написано, что в сером чугуне при возрастании толщины резко возрастает вероятность хрупкого разрушения при меньших напряжениях. И цифра эта является очень статистической с бОООльшим плюс-минусом. Хотя, скорее всего, материаловеды позаботились о Вас и написали в документ наименьший наблюдаемый в экспериментах "предел прочности".

Это все к раздумьям на тему, почему у Вас деталька не ломается.

Но мы здесь экспериментов ставить-то не будем. Написано допускаемые 100, значит надо опираться на 100.

[caper 5]

Вот, залил файл.

Выяснил наконец про термопрочность! литейная каферда бауманки проконсультировала. никаких особенностей при выборе доп напряжений для термических нагрузок нет. Значит, действительно в расчете что-то не так. Уважаемый Soklakov можно попросить Вас посмотреть, в первом приближении, при разности температуре внутренней стенки 850С и наружной 200С какие напряжения получаются? Если не сложно. Спасибо.

деталь.zip

[Guterfreund 75]

soklakov, классно объяснили!!!

[soklakov 1 475]

caper , геометрию получил, работает. В первом приближении прикину. Важнейший вопрос: что внутри и снаружи? Среда какая? Вы ж наверно температуру прям на стенку задавали? А там ведь, скорее всего конвекция будет. Коэффициент теплопередачи известен?

Как всегда, основной источник проблем - правильные граничные условия.