Расчет инструмента

[pavlik 1]

Доброго времени суток, уважаемые форумчане! Расчитываю рожковый ключ в Ансисе. Задаю следующие граничные условия:

И получаю следующие результаты:

Пи дальнейшем измельчени сетки напряжения только растут. Понятно, что скорей всего причиной всему сингулярность, но ведь и на удалении от точки с концентрацией напряжений порядок напряжений достаточно высокий: 500-600 МПа, что превышает предел текучести 45 стали. Добавление в расчет нелинейной диаграммы деформирования результата не дало, т.к. задача разваливается после 100 итераций.

Куда дальше плыть, товарищи? Ансис такую задачу посчитать не может? Ведь очевидно же, что результат неверный.

Шаманство по методу HSS (http://archive.nbuv.gov.ua/portal/natural/Vdnuzht/2011_38/401banni.pdf) не предлагать, т.к. сами его авторы расписываются в своей беспомощности: "Применив технологию метода HSS с использованием LSE, можно получить напряжение в этой зоне порядка 550МПа. Однако, как и в случае с несущим кронштейном, бункерные емкости аналогичной конструкции эксплуатируются на различных предприятиях в течение десятков лет, испытывая при этом не только статические, но и динамические воздействия. Такие факты вызывают больше вопросов, чем дают ответов."

[Guterfreund 75]

То, что напряжения превышают предел текучести ни о чем пока еще не говорит. Добейтесь сходимости задачи в линейной постановке. Для прямоугольного сечения линеаризованное напряжение на поверхности при изгибе не должно превышать 1.5 предела текучести. Можете показать Вашу нелинейную диаграмму деформирования?

[pavlik 1]

То, что напряжения превышают предел текучести ни о чем пока еще не говорит. Добейтесь сходимости задачи в линейной постановке. Для прямоугольного сечения линеаризованное напряжение на поверхности при изгибе не должно превышать 1.5 предела текучести. Можете показать Вашу нелинейную диаграмму деформирования?

Сходимости какой? По сетке? Так ее не добиться - с измельчением сетки напряжения только растут. А так решение получено (Solution converged)/ Предел текучести стали 45 (нормализация+отжиг) = 430МПа, что в два раза превышает сигма тэ во многих сечениях.

Ближе к вечеру смогу скинуть диаграмму.

[Guterfreund 75]

Сингулярности у Вас там никакой не видно, нормальный радиус. Применяйте инструмент Convergence и добивайтесь сходимости. Для определения линейной части напряжений можете использовать инструмент линеаризации...

[soklakov 1 475]

Сингулярности у Вас там никакой не видно, нормальный радиус. Применяйте инструмент Convergence и добивайтесь сходимости.

+1.

Статья забавная про HSS.

[Guterfreund 75]

Статья забавная про HSS.

Написана с ошибками, Hot Spot метод надо уметь правильно применять...

[soklakov 1 475]

Написана с ошибками, Hot Spot метод надо уметь правильно применять...

Статья похожа на советский пережиток "долой империалистов, методы у них неверные, считают они неправильно, коммунизм рулит!". Но смешно же, порадовали.

[pavlik 1]

То, что напряжения превышают предел текучести ни о чем пока еще не говорит. Добейтесь сходимости задачи в линейной постановке. Для прямоугольного сечения линеаризованное напряжение на поверхности при изгибе не должно превышать 1.5 предела текучести. Можете показать Вашу нелинейную диаграмму деформирования?

Показываю:

Изменено 13 мая 2013 пользователем pavlik

[pavlik 1]

Ну или вот считаю другой ключ: ну и что толку от этого конвергенса? Здесь, в этой задаче повезло, да, проблем со сходимостью по сетке нет. Но бред он как был так и остался бредом -

1) гран. условия:

2) сходимость:

3) результат:

Как видим, напряжения сразу в нескольких сечениях превышают предел текучести (свойства стали 45 по Гохфельду: sigma0.2=353MPa, psi=40, sigma_v=598MPa. Был взят обычный момент по ГОСТу для испытания ключей - таких ключей было спроектировано сотни, ни один из них не ломался и не тек при испытании. Ну не бывает такого!!

Какой выход вы предлагаете, Guterfreund? Посмеяться мы посмеялись, дальше-то что?!

Файл задачи №2:

Sing.rar

Изменено 13 мая 2013 пользователем pavlik

[Guterfreund 75]

А что Вам не нравится в Вашем расчете? Я вот смотрю на картинки и вижу, что все там нормально (для второго варианта). Коэффициент запаса по нагрузке приближается к 1.5. А как Вы определили, что он не тек при испытаниях? Я думаю, малые пластические деформации Вы даже не заметите, если специально мерить не будете...

По первому варианту: можете выложить картинку с пластической деформацией для последнего решенного шага?

[soklakov 1 475]

Был взят обычный момент по ГОСТу для испытания ключей - таких ключей было спроектировано сотни, ни один из них не ломался и не тек при испытании. Ну не бывает такого!!

Чего не бывает? Наличие пластики на поверхности не приводит к разрушению.

[StanislawDovnar 12]

Расчет от Pavlik реалистичен, а ключ практически соответствует нормам прочности (если их понимать в нормах для сосудов высокого давления).

На рис.1 в приложении пересчет его модели с сеткой, сделанной на изгибе с регулярностью и и инфляцией). Результат почти прежний - 368 МПа. Это почти соответствует пределу текучести (350 МПа) и допустимо (для протяженных тонких поверхностных очагов).

На рис.2 то же, но с учетом штамповочных радиусов. Самые высокие напряжения 431 МПа - именно на радиусах примыкания. Это локализованные поверхностные очаги (без сингулярности). Здесь в любом случае не следует допускать в линейных задачах напряжения выше двух пределов текучести. До того уровня автофретирование (самоскрепление) еще защищает от жестокой малоцикловой усталости (ratcheting). При знакопеременном нагружении разумен отдельный расчет на усталость.

На рис.3 то же, но с учетом пластичности (350 МПа) Напряжения. естественно, сглажены.

На рис.4 - ситуация с рис.3, но показана эквивалентная пластическая деформация. Она очень мала (до 0.015%), поверхностна, локальна. малоопасна, почти всегда встречается на практике. Конструкционные стали это выдерживают, за что стали и ценят.

Желательно, чтобы локальная пластическая деформация не превышала в типовых конструктивных ситуациях 0.1-0.2%.

Wrench.rar

[Guterfreund 75]

StanislawDovnar, Вы все очень здорово описали! Спасибо Вам!

По поводу пластических деформаций в районе 0,1-0,2%. Наши немецкие коллеги при расчете сосудов под давлением ограничивают максимальные относительные деформации величиной 5%, что в итоге дает значения пластических деформации больше чем 0,1-0,2%.

[soklakov 1 475]

StanislawDovnar, рад привествовать на форуме. Надеюсь, Вы с нами надолго.

Guterfreund , а продолжение? А то посылка есть, а заключения нет.

[Guterfreund 75]

Guterfreund , а продолжение? А то посылка есть, а заключения нет.

Это я пытался что-то типа вопроса сформулировать. Я слышал, что по европейским нормам считают по критерию 5%. А вот почему у нас принято 0.1-0.2%, хотелось бы понять...

[soklakov 1 475]

0,2% соответствует условному пределу текучести. Пластика вроде есть, но ее как бы нет.

Допустимые 5%, по всей видимости, ближе к вопросу о предельном состоянии, но некоторая полумера с запасом.

[Guterfreund 75]

Желательно, чтобы локальная пластическая деформация не превышала в типовых конструктивных ситуациях 0.1-0.2%.

Мне кажется, в данном случае речь несколько о другом. Глупо ограничивать пластику в локальных местах. Как уже говорилось, сталь потому и хороша, что пластична...

[soklakov 1 475]

Глупо ограничивать пластику в локальных местах.

Пластика есть всегда. Пластика есть при нагрузке 0,5 предела текучести, есть при нагрузке 0,01 предела текучести. Но ее мало, в основном это стыки зерен, и закон Гука ее не учитывает.

Ограничение 0,2% это что-то вроде недопускания пластических деформаций в том смысле, что 0,2% мы за деформацию не считаем. То есть мы понимаем, что она есть, но утверждаем, что она пренебрежимо мала.

Допуск же в 5% говорит, что мы в ответе за отсутствие длительных циклических нагрузок, что наличие такой пластики не приведет к переводу конструкции в механизм, что мы можем сэкономить на металле, не закладывая чрезмерного коэффициента запаса. Больше вопросов вызывает цифра 5%. Почему не 6? Может быть потому, что 5 - это половина от 10 - распространенной среди сталей предельной деформации?

[pavlik 1]

Пластика есть всегда. Пластика есть при нагрузке 0,5 предела текучести, есть при нагрузке 0,01 предела текучести. Но ее мало, в основном это стыки зерен, и закон Гука ее не учитывает.

Ограничение 0,2% это что-то вроде недопускания пластических деформаций в том смысле, что 0,2% мы за деформацию не считаем. То есть мы понимаем, что она есть, но утверждаем, что она пренебрежимо мала.

Допуск же в 5% говорит, что мы в ответе за отсутствие длительных циклических нагрузок, что наличие такой пластики не приведет к переводу конструкции в механизм, что мы можем сэкономить на металле, не закладывая чрезмерного коэффициента запаса. Больше вопросов вызывает цифра 5%. Почему не 6? Может быть потому, что 5 - это половина от 10 - распространенной среди сталей предельной деформации?

Действительно непонятно?! А почему не 10 или 20? Чем это обосновывается? Мне круглые цифры больше нравятся, например.

Изменено 14 мая 2013 пользователем pavlik

[Guterfreund 75]

Почему 5%, а не 10 или 20 мне тоже интересно. В Нормах, как я понимаю, ответа на этот вопрос нет...