Сжатие гиперупругого уплотнения в щели

[StanislawDovnar 12]

Здравствуйте!

 

Эта задача о сжатии уплотняющих шнуров.

 

 

Постановка близка к плоской деформации. В щели абстрактным плунжером сжимается экструдированный резиновый профиль. Его материал - гиперупругий эластомер из библиотеки ANSYS. Включена опция больших деформаций. Большинство контактов - фрикционные с коэффициентом трения 0.1 (присутствует смазка).

 

Удалось опустить плунжер в щель на 19 мм. Дальше решение перестает сходиться. Анимация прилагается.

Вероятно, от сжатия теряют устойчивость стенки резинового профиля.

Модель в ANSYS WB 14.5 можно скачать https://www.dropbox.com/s/eyrnz2yqu0j2edy/Seal%20WB.RAR

 

Может ли кто-либо посоветовать, как продолжить сжатие профиля? Чем дальше, тем лучше.

Желательно не прибегать к трудоемким ухищрениям, например к созданию временных управляемых опор, контролирующих выгибание стенок профиля.

 

Спасибо!

Seal EpelEqv.rar

[Makarrr 15]

Вероятно, от сжатия теряют устойчивость стенки резинового профиля.

Это невероятно. Error: One or more elements have become highly distorted. Т.е. элементы доневозможности деформирует. Может сетку нужно изменить, а мож Explicit Dynamics или Ls Dyna нужно воспользоваться с материалом в Эйлеровской постановке...

[soklakov 1 475]

Желательно не прибегать к трудоемким ухищрениям, например к созданию временных управляемых опор, контролирующих выгибание стенок профиля.

Почему же сразу трудоемких? Такие опоры создаются с помощью так называемой стабилизации (начать можно отсюда  // Structural Analysis Guide // 8. Nonlinear Structural Analysis // 8.11. Unstable Structures), в курсе по нелинейностям есть пример. Хотя, естественно, результата это не гарантирует.

Совет @@Makarrr'а использовать Explicit может быть запасным вариантом. Explicit всегда запасной вариант, если по-другому не получается) Правда, Эйлерова постановка, возможно, перебор. Лагранжева должна справиться.

 

 

А задача-то плоская. Может все-таки в плоской постановке наберете? Всё быстрее считаться будет.

[StanislawDovnar 12]

Спасибо.

 

Но:

1. В Explicit пока не хочу.

2. Стабилизация в модели включена и исчерпала возможности. Правда, параметры были по-умолчанию. Их не перебирал.

 

Если есть возможность, запустите модель и оцените. Может, я просто  что-то недосмотрел.

 

С уважением!

[StanislawDovnar 12]

Удалось продвинуться до минимально требуемого перемещения плунжера - 20 мм. Трудности (выпучивание дна профиля) преодолены через стабилизацию с высоким Energy Dissipation Ratio = 0.001.

 

Вычислительные трудности были связаны с ниспадением кривой "перемещение (условные секунды) - сила".

Мультик прилагается.

Seal 20 mm friction 0.1 EpelEqv.rar

[soklakov 1 475]

25 мм)) И это не предел, как видите.

Думаю, в чем у Вас проблема, очевидно из картинки?

[StanislawDovnar 12]

1. Спасибо.

2. Дальше 20 мм ещё не считал.

3. Вижу, что будет ещё один self-contact.

4. Вероятно, работает стабилизация, сдерживающая потери устойчивости стенок и связанные проскальзывания. Расскажите, пожалуйста.

5. В остальном пока ничего не вижу - просветите.

6. Выложите, опишите и т.д.

 

С уважением!

[soklakov 1 475]

@@StanislawDovnar, Вас не смущает, что на картинке материал вибрирует при перескакивании?

Стабилизации, стоит заметить, в проекте вообще нет.

Уж извините, что не сразу все карты на стол. Мне кажется, Вам интересно самому справиться.

[Борман 2 378]

@@soklakov,

Уважуха. Хорошее видео.

 

Простите за тупой вопрос... Как задавался контакт вида "все_что_угодно_со_всем_что угодно" ? В кассике такого нет...

[soklakov 1 475]

Как задавался контакт вида "все_что_угодно_со_всем_что угодно" ? В кассике такого нет...

 

Это не один контакт. Это несколько пар, местами пересекающиеся. Все со всем - это к Explicit, а здесь все-таки приходится ожидать и предугадывать где, кто и с кем будет контактировать.

Так что в классике это вполне возможно, другое дело, что не так быстро.

[StanislawDovnar 12]

Смоделировал сжатие на 25 мм - Implicit, Transient, плоская деформация, скорость опускания плунжера 100 мм/с, коэффициент демпфирования 0.001 для 1 Гц.

 

Видео http://imageshack.us/clip/my-videos/15/u7zljubnxeqbuigeupckkm.mp4/

 

или     http://img15.imageshack.us/img15/6764/u7zljubnxeqbuigeupckkm.mp4

 

 

 

Наверно, не слишком четко был задал исходный вопрос: какие ещё средства можно применить, чтобы обеспечить сходимость в статике. Полная задача с уплотнением - объемная. В ней моделировать переходной процесс долго.

 

Спасибо!

[StanislawDovnar 12]

Дополнение:

 

удалось довести перемещение плунжера до 28 мм (ниже картина эквивалентного напряжения)

Тут не хватило одной контактной пары на завершающем этапе.

 

График силы (секунды соответствуют миллиметрам перемещения) весьма выразителен

Отдельное спасибо питерской интеллигенции.

[soklakov 1 475]

какие ещё средства можно применить, чтобы обеспечить сходимость в статике.

Не для статики задача. В моменты перескоков в статике, где время шага - бесконечность, решатель начинает блуждать, промахиваться мимо контакта, или думать, что для перескока время еще не пришло. В контактах можно задать искусственное демпфирование, которое теоретически предотвращает подобные эффекты, но не в таких же масштабах. Гораздо лучше с этой задачей справляется инерция, чем демпфирование.

В ней моделировать переходной процесс долго.

Заставлять сойтись статику дольше.

[StanislawDovnar 12]

@soklakov

 

Гораздо лучше с этой задачей справляется инерция, чем демпфирование.

Потеря сходимости в данной задаче наступила при 28 мм (картины выше). Можете ли Вы дать рекомендации, демонстрации:

 

1. Как определить причину, проблемное место? О Newton-Raphson residuals мне известно, но в данном случае они показывают много чего (например, края контактов) и не обязательно главное.

2. Каковы в такой умышленной динамике лучшие рецепты продления сходимости: скорость, плотность, демпфирование, уменьшение шага и т.д?

 

Например, для немного других условий динамическое решение останавливается в показанный ниже момент.

По смыслу движения, "пузырь" в стенке должен прощелкнуть вверх по стрелке. Но расчет не продвигается из-за падения шага по времени до нижнего предела. Уменьшение предела на порядок немногое дает. Посоветуйте, пожалуйста.

 

Спасибо.

[soklakov 1 475]

Уменьшение предела на порядок немногое дает. Посоветуйте, пожалуйста.

 

А на два, на три?

"Петлю" (или как ее называть?) выстреливает так, что в пору о критерии Куранта вспоминать. Но благо расчет неявный, все-таки.

Контакт я забыл(обвел красным). Считать долго, потом обидно.

[StanislawDovnar 12]

Ну вот что удалось за почти семьсот шагов. Просто движение пошло в темпе 0.01 мкм за шаг.

Скорость плунжера 100 мм/с, символическое демпфирование, плотность эластомера фиктивно удвоена.

 

Все контактные пары легли друг на друга. Дальше сжимать уплотнение технически нецелесообразно.

 

Спасибо.

[soklakov 1 475]

И еще чуть-чуть)

[kristeen 355]

Теперь на очереди вопросы про element distortion и rezoning..

 

 

Ув. soklakov, чем Вы делаете такие замечательные гифки? Photoshop?

[soklakov 1 475]

Ув. soklakov, чем Вы делаете такие замечательные гифки? Photoshop?

Camtasia.

Теперь на очереди вопросы про element distortion и rezoning..

А в чем вопрос? Как сделать? Пока сложно (не две кнопки). В R15 обещают адаптацию сетки в нелинейных расчетах, но тоже непонятно насколько удобно будет в использовании.

Пока можно просто сетку поподробнее. 

[AlexArt 278]

А в чем вопрос? Как сделать? Пока сложно (не две кнопки). В R15 обещают адаптацию сетки в нелинейных расчетах, но тоже непонятно насколько удобно будет в использовании.

Пока можно просто сетку поподробнее.

Угу, нужно MAPDL запиливать. И то после нескольких часов кувырканий (отсутствие в повышении стабильности), для себя решил: мелкая сетка и вспомогательные "утрамбовочные" планочки :)