Расчет на усталостную прочность и долговечность

[_Fedor 0]

Кривую инженера паровозного депо Веллера вроде никто не отменял, только уточняют. Он грузики на токарном станке к стерженькам подвешивал и тем спас железнодорожное сообщение. А то оси колес ломались и происходили катастрофы. Одна из них описана в романе Кронина Звезды смотрят вниз , вроде. А инженер смекнул в чем дело и после экспериментов сообщил. Все и вздохнули спокойно :)

[kol 12]

Кривую инженера паровозного депо Веллера вроде никто не отменял, только уточняют. Он грузики на токарном станке к стерженькам подвешивал и тем спас железнодорожное сообщение. А то оси колес ломались и происходили катастрофы. Одна из них описана в романе Кронина Звезды смотрят вниз , вроде. А инженер смекнул в чем дело и после экспериментов сообщил. Все и вздохнули спокойно :)

Тут тоже никто не пытается её отменить а только о ней и говорят когда упоминают предел выносливости :) Крутой чувак согласен! :)

У нас бы с этим не парились бы - кого нить казнили и просто сделали оси ещё толще :) 

но получается что вопрос остался и в этом раз её уточняют :) но у меня вопрос не по теории, а по тому как её применять (использовать) в САПР! 

[StanislawDovnar 12]

Сфера конструирования сельскохозяйственной техники :)

 

 

Сельскохозяйственная техника не более ответственна, чем краностроение.

Берем уважаемый стандарт DIN 15018 и смотрим район примерно между таблицами 14 и 17. В первой таблице начинают просто и приближенно учитывать спектр колебаний.  В последней таблице выбираются допустимые номинальные напряжения. Стандарт нацелен на предсказание усталости оболочечных и балочных конструкций. Вероятно, это соответствует данному случаю.

DIN15018.pdf

[kol 12]

 

Сфера конструирования сельскохозяйственной техники :)

 

 

Сельскохозяйственная техника не более ответственна, чем краностроение.

Берем уважаемый стандарт DIN 15018 и смотрим район примерно между таблицами 14 и 17. В первой таблице начинают просто и приближенно учитывать спектр колебаний.  В последней таблице выбираются допустимые номинальные напряжения. Стандарт нацелен на предсказание усталости оболочечных и балочных конструкций. Вероятно, это соответствует данному случаю.

 

Спасибо, но мне нужна информация о том как определить ресурс пользуясь решениями в NX! и на русском языке.

[Closius 8]

То решение долговечности (усталости) которое даёт NX (при использовании NX Motion Flexible body например) в количестве циклов до разрушения (т.е. можно определить точку в которой они минимальны) на какие циклы оно ориентируется? - ту ориентацию мне можно использовать (как?)?

 

Я полагаю Вы сами задаете характер циклов. Я не очень понял Вашего вопроса если честно.. В принципе Вам надо задать амплитуду и коэффициент ассиметрии цикла.

 

Есть цикл, делим его на N штук, амплитуда каждого из которых меньше предела усталости. Что тогда ?

 

Если амплитуда меньше предела выносливости (и этот предел есть у материала), то и считать ненадо. На то он и предел выносливости, что если напряжение меньше него то материал их может выдержать бесконечное кол-во раз (ну или очень большое или N раз если это аля алюминий).

Тут дело все в основном нагружении. Если у труба просто стоит и ничем не нагружена кроме вибрации - это одно, а вот если она нагружена моментами и силами, то надо брать во внимание именно их. Амплитуда колебаний не большая, но коэффициент ассиметрии будет существенный. К тому же тут надо выделять статическую составляющую (считать на ползучесть) и динамическую. Так у нас в атомной промышленности делают (и не только у нас, во Франции например тоже). Точнее недавно скажем так внедрили такой подход пройдя через все инстанции.

 

Ваш подход с экспериментом тоже правильный и умный.

[Fedor 1,502]

" коэффициент ассиметрии будет существенный" это всегда хорошо, ближе к статике. Худший вариант знакопеременный ...

[Closius 8]

" коэффициент ассиметрии будет существенный" это всегда хорошо, ближе к статике. Худший вариант знакопеременный ...

 

Спорное утверждение. Зависит от конкретного случая.Мы ту все таки считать хотим при любом нагружении.

[kol 12]

 

То решение долговечности (усталости) которое даёт NX (при использовании NX Motion Flexible body например) в количестве циклов до разрушения (т.е. можно определить точку в которой они минимальны) на какие циклы оно ориентируется? - ту ориентацию мне можно использовать (как?)?

 

Я полагаю Вы сами задаете характер циклов. Я не очень понял Вашего вопроса если честно.. В принципе Вам надо задать амплитуду и коэффициент ассиметрии цикла.

 

 

 

Есть цикл, делим его на N штук, амплитуда каждого из которых меньше предела усталости. Что тогда ?

 

Если амплитуда меньше предела выносливости (и этот предел есть у материала), то и считать ненадо. На то он и предел выносливости, что если напряжение меньше него то материал их может выдержать бесконечное кол-во раз (ну или очень большое или N раз если это аля алюминий).

Тут дело все в основном нагружении. Если у труба просто стоит и ничем не нагружена кроме вибрации - это одно, а вот если она нагружена моментами и силами, то надо брать во внимание именно их. Амплитуда колебаний не большая, но коэффициент ассиметрии будет существенный. К тому же тут надо выделять статическую составляющую (считать на ползучесть) и динамическую. Так у нас в атомной промышленности делают (и не только у нас, во Франции например тоже). Точнее недавно скажем так внедрили такой подход пройдя через все инстанции.

 

Ваш подход с экспериментом тоже правильный и умный.

 

Постараюсь ответить....:) Я беру не цикл, а режим нагружения. Цикл можно рассматривать только в какой то конкретной точке в определённый интервал времени и циклом являются - зависимые от времени напряжения. Режим нагружения это совокупность всех силовых факторов - инерционных нагрузок от ускоренного движения и местных усилий например от пружин,рессор, демпферов, амортизаторов... Эксперимент дорогая штука :) испытания тоже, но они регулярно проводятся и не только ради того о чём я говорю...

Я вижу что современный уровень САПР и их CAE приложений сделал существенный шаг вперёд и у меня появилось ощущение что сейчас можно решить практическую задачу на персональном компьютере на котором эти САПР работают. Так ли это и как это сделать я пытаюсь выяснить.

Я рассматриваю вариант передачи режима нагружения (нагрузок зависящих от времени) из модуля симуляции кинематики с использованием упругой податливости звеньев механизма. И рассматриваю возможность последующего расчета на выносливость и определания ресурса в расширенной симуляции для NX.

 

В самом конце статьи сказано про это :" Сложный цикл статического нагружения представляет амплитуду нагрузки как функцию от времени... Рис 10" - вот это интересует! :) там тогда получается не статическое нагружение как функция времени, а думаю стоит говорить о динамическом нагружении.

+ добавка к книге :)

Edited July 9, 2014 by kol

[Closius 8]

kol:

 

Есть такая процедура - выделение полуциклов или амплитуд (например метод теней или метод дождя или еще есть методы). Об этом можно почитать тут: http://mysopromat.ru/uchebnye_kursy/sopromat/ustalost/raschet_na_prochnost_pri_neregulyarnoi_nagruzhennosti/

 

Наверное Вы не совсем понимаете основы усталостной прочности. Я советую Вам почитать некоторые книжки по циклике или, например:

 

http://mysopromat.ru/uchebnye_kursy/sopromat/ustalost/

 

http://edu.dvgups.ru/METDOC/ITS/STRMEH/COPROMAT/METOD/M_U/KOSOBLIK/RASHET.HTML

 

И более древнее и специализированное: соответствующий раздел в ПНАЭ Г-7-002-86

[Guest]

Есть такая процедура - выделение циклов и полуциклов.

Это "метод потоков дождя"?

[kol 12]

kol:

 

Есть такая процедура - выделение полуциклов или амплитуд (например метод теней или метод дождя или еще есть методы). Об этом можно почитать тут: http://mysopromat.ru/uchebnye_kursy/sopromat/ustalost/raschet_na_prochnost_pri_neregulyarnoi_nagruzhennosti/

 

Наверное Вы не совсем понимаете основы усталостной прочности. Я советую Вам почитать некоторые книжки по циклике или, например:

 

http://mysopromat.ru/uchebnye_kursy/sopromat/ustalost/

 

http://edu.dvgups.ru/METDOC/ITS/STRMEH/COPROMAT/METOD/M_U/KOSOBLIK/RASHET.HTML

 

И более древнее и специализированное: соответствующий раздел в ПНАЭ Г-7-002-86

За ссылки спасибо! Во второй в удобной форме информация изложена... "Наверное Вы не совсем понимаете основы усталостной прочности" - да не стоит впадать в подобные сомнения :) в любом случае самый матёрый специалист может чего то не знать в своей сфере - процесс обучения непрерывен и не заканчивается после сдачи экзаменов даже на матёрого специалиста :)

 

Вопрос к Вам лично Closius:

У Вас в интересах стоит NX CAE - по этой теме (выносливости и ресурса) вы работали в NX? есть опыт? насколько хорошо знакомы с современным положением дел в NX? Ну и просьба: опишите что знаете по этому вопросу непосредственно для NX. На мой взгляд даже при условии безупречного знания вузовской теории довольно сложно правильно задать в NX свойства материала для описания выносливости. И делать выводы основываясь на косвенных данных тоже не хочется :)

Edited November 26, 2013 by kol

[Fedor 1,502]

 

" коэффициент ассиметрии будет существенный" это всегда хорошо, ближе к статике. Худший вариант знакопеременный ...

 

Спорное утверждение. Зависит от конкретного случая.Мы ту все таки считать хотим при любом нагружении.

 

Уж так учили. "Наиболее опасным является так называемый симметричный цикл  r=-1 " - Справочник по сопротивлению материалов. Писаренко, Яковлев, Матвеев. У других то же самое можно найти... :)

[Closius 8]

Closius сказал(а) 26 Ноя 2013 - 10:37: Есть такая процедура - выделение циклов и полуциклов. Это "метод потоков дождя"?

 

Не совсем так. Там выделяются амплитуды и этим амплитудам задаются некоторые весовые коэффициенты, которые можно назвать циклами и полуциклами.  Таким образом из некоторой сложной последовательности нагружения в одном цикле можно выделить элементарные циклы, которые будут давать свой вклад в общую повреждаемость.

Если составление цепочки составляется в ручную, то выбираются точки наиболее характерных максимумов и минимумов, а мелкие перепады отбрасываются, а метод дождя это фактически алгоритм, который может автоматом все сделать и учесть все.

Если честно я по своей работе пользовался методом теней, который более запутаннее, чем метод дождя и его алгоритм довольно сложно было написать.

 

да не стоит впадать в подобные сомнения :) в любом случае самый матёрый специалист может чего то не знать в своей сфере - процесс обучения непрерывен и не заканчивается после сдачи экзаменов даже на матёрого специалиста :)

 

Согласен. Сейчас пытаюсь разобраться в критериях оценки усталостной прочности в NX и по хелпу сложно некоторые вещи понять.

 

У Вас в интересах стоит NX CAE - по этой теме (выносливости и ресурса) вы работали в NX? есть опыт? насколько хорошо знакомы с современным положением дел в NX? Ну и просьба: опишите что знаете по этому вопросу непосредственно для NX. На мой взгляд даже при условии безупречного знания вузовской теории довольно сложно правильно задать в NX свойства материала для описания выносливости. И делать выводы основываясь на косвенных данных тоже не хочется :)

 

Да я работаю в NX. Циклику именно в NX не считал, но занимался ей аналитическими методами. Про то как там определяются параметры написано в хелпе NX, но мягко говоря мало понятно.

Уж так учили. "Наиболее опасным является так называемый симметричный цикл r=-1 " - Справочник по сопротивлению материалов. Писаренко, Яковлев, Матвеев. У других то же самое можно найти... :)

 

Да Вы правы. Я просто задумался о других условиях.

[a_schelyaev 350]

 

"просто тупо осреднить" - да именно так и делается :) просто хочется уже не тупо... получается что будем использовать супер CAE систему и также тупо "осреднять" всё на калькуляторе :) PS может всё таки в NX есть способ определить ресурс... 

 

Под такие задачи существует отдельный класс инструментов. Посмотрите для примера fe-safe.

[kol 12]

 

 

"просто тупо осреднить" - да именно так и делается :) просто хочется уже не тупо... получается что будем использовать супер CAE систему и также тупо "осреднять" всё на калькуляторе :) PS может всё таки в NX есть способ определить ресурс... 

 

Под такие задачи существует отдельный класс инструментов. Посмотрите для примера fe-safe.

 

Под классом инструментов вы понимаете другие САПР и програмные продукты CAE... если я правильно понял, а не NX. Разными CAE системами пользоватся (впрочем как и САПР) в рамках предприятия не приемлемо на мой взгляд не осуществимо - полноценно, в полной мере, законно. Но если Вы с этим знакомы и знаете как это делается то опишите и возможно будет можно по аналогии исследовать инструменты NX (может даже сравнительную оценку дать).

[Thing 0]

Всем добрый день.

Уважаемый, kol- то что вы просите помочь вам, как именно решается задача определения ресурса только в NX скорее всего обречена на неудачу. Т.к в нашей стране этим чюдесным модулем NX CAE по моему пользуются очень немногие (сам в свое время пыталя его осилить, но из-за ограниченности возможностей и глюков решил оставить его). Но время идет и может быть вам дадут внятный ответ по NX CAE.  

Расскажу лишь, как сейчас у нас на предприятии обстоит дело с решением задач усталости:

1.Так вот сначала решается прочнотная задача

2. Данные прочностного расчета передаются в доморощенную программу, в которой и проиходит непосредственный расчет количества циклов до НАЧАЛА образования трещины.

3. Если необходимо определить сколько циклов проработает данная конструкция с трещиной, то используется опять же доморощенная программа.

 

По началу пытались освоить механику разрушения в ANSYS (не nCode), но его еще необходимо сертифицировать на эти расчеты и пока этого никто у нас не делает (времени нужно много).

 

ну и еще ключевой вопрос - это достоверность данных используемых для расчета усталости и повреждаемости. У нас на предприятии имеется своя база данных по материалам, которой нет в общем доступе. Мы только ей и доверяем, а не интернетовским данным. А так можно получить в разы отличающиеся результаты по усталости и ресурсу.

[kol 12]

Всем добрый день.

Уважаемый, kol- то что вы просите помочь вам, как именно решается задача определения ресурса только в NX скорее всего обречена на неудачу. Т.к в нашей стране этим чюдесным модулем NX CAE по моему пользуются очень немногие (сам в свое время пыталя его осилить, но из-за ограниченности возможностей и глюков решил оставить его). Но время идет и может быть вам дадут внятный ответ по NX CAE.  

Расскажу лишь, как сейчас у нас на предприятии обстоит дело с решением задач усталости:

1.Так вот сначала решается прочнотная задача

2. Данные прочностного расчета передаются в доморощенную программу, в которой и проиходит непосредственный расчет количества циклов до НАЧАЛА образования трещины.

3. Если необходимо определить сколько циклов проработает данная конструкция с трещиной, то используется опять же доморощенная программа.

 

По началу пытались освоить механику разрушения в ANSYS (не nCode), но его еще необходимо сертифицировать на эти расчеты и пока этого никто у нас не делает (времени нужно много).

 

ну и еще ключевой вопрос - это достоверность данных используемых для расчета усталости и повреждаемости. У нас на предприятии имеется своя база данных по материалам, которой нет в общем доступе. Мы только ей и доверяем, а не интернетовским данным. А так можно получить в разы отличающиеся результаты по усталости и ресурсу.

Согласен с вами уважаемый Thing :) До выхода NX8,5 по моему  в отношении усталости расширенная симуляция достаточно бесполезная вещь если принять во внимания все факторы. Но время идёт и прогресс тоже :) сименс делает своё дело :) А такие задачи (ресурса) на мой взгляд самые главные в машиностроении и все расчёты в конечном итоге должны сводится к ним. Потому я и открыл тему! :) я сам вообще работал ещё в сканаэро (не помню как это на английском - ещё из NX2) и предавал в него нагрузки из кинематики (потом был перерыв). PS будем надеяться и может не по одиночке :) 

[Closius 8]

Всем добрый день.

Уважаемый, kol- то что вы просите помочь вам, как именно решается задача определения ресурса только в NX скорее всего обречена на неудачу. Т.к в нашей стране этим чюдесным модулем NX CAE по моему пользуются очень немногие (сам в свое время пыталя его осилить, но из-за ограниченности возможностей и глюков решил оставить его). Но время идет и может быть вам дадут внятный ответ по NX CAE.  

Расскажу лишь, как сейчас у нас на предприятии обстоит дело с решением задач усталости:

1.Так вот сначала решается прочнотная задача

2. Данные прочностного расчета передаются в доморощенную программу, в которой и проиходит непосредственный расчет количества циклов до НАЧАЛА образования трещины.

3. Если необходимо определить сколько циклов проработает данная конструкция с трещиной, то используется опять же доморощенная программа.

 

По началу пытались освоить механику разрушения в ANSYS (не nCode), но его еще необходимо сертифицировать на эти расчеты и пока этого никто у нас не делает (времени нужно много).

 

ну и еще ключевой вопрос - это достоверность данных используемых для расчета усталости и повреждаемости. У нас на предприятии имеется своя база данных по материалам, которой нет в общем доступе. Мы только ей и доверяем, а не интернетовским данным. А так можно получить в разы отличающиеся результаты по усталости и ресурсу.

 

NX CAE довольно интенсивно развивается. Если в 7 весии он был довольно слабый, то сейчас он уже довольно конкурентоспособный в целом. А в построении сеток так вообще превосходит ASNYS и не хуже Abaqus.

 

По поводу усталости: Вы правы. Дело именно в подходах. Прежде чем довериться программе надо полностью понять как она считает. То есть полностью узнать что такое критерий DangVan или BWI и т.п.

 

В атомной тематике мы писали свои программы расчета усталости так как ростехнадзор пропускал только расчеты по нормам ПНАЭ. И кстати правильно делал! В смысле не совсем правильно, что практически не допускал других норм (теоретически можно было бы их аттестовать, но то все равно что нобелевскую премию получить). Но правильно в смысле, что все расчеты делались по одной методике и в случае чего можно было легко понять чужой расчет.

 

 

Хочу сказать, что пока Siemens не сделат нормальный человеческий Хелп к NX CAE - профессионалы будут его сторониться. Так жить нельзя товарищи!

[StanislawDovnar 12]

Спасибо, но мне нужна информация о том как определить ресурс пользуясь решениями в NX! и на русском языке.

 

 

Номинальные напряжения можно извлечь в любом серьезном CAE-пакете. Если на русском - возьмите ГОСТ Р 52170-2003 "Безопасность аттракционов механизированных. Основные положения по проектированию стальных конструкций". Это и DIN 15018 тоже. 

[a_schelyaev 350]

2 kol

 

Методика стандартна:

1. Насчитывается поле НДС в МКЭ инструменте.

2. Поле НДС передается в тот же fe-safe и дальше он по своим соображениям (используются различные подходы) определяет количество циклов до зарождения трещины.

По сути ему по барабану в чем вы насчитаете НДС, поэтому адекватность этого расчета на вашей совести.

Это то, что касается многоцикловой усталости.

Все касающееся малоцикловой усталости обычно реализовано в самом МКЭ пакете.

Во всяком случае так сделано в ABAQUS.