Расчет на усталостную прочность и долговечность

[Closius 8]

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.

 

На счет многоцикловой и малоцикловой не понял Вас. Но путь расчета у них похож и все они решаются аналитическими методами в сторонней программе.

 

И что касается 1 пункта - это очень очень обще сказано Вами. Расчет может вестись как с учетом пластики и с учетом теорий упрочнения так и без них просто с помощью упругого расчета. Также может учитыватьс и не учитываться полузчесть. А в многоцикловой еще надо учитывать стационарные состояния.. Если считать через упругий расчет то надо переводить напряжения в условно упругие (аналитически)...

На счет воторого пункта тоже очень обще сказано... Расчетчик должен ПОЛНОСТЬЮ понимать как работает алгоритм и как считает. Иначе это магия, а не расчет.

 

Также скажу: ЛЮБОЙ расчет по МКЭ состоит из двух частей - расчет по МКЭ и анализ результатов с дальнейшей корректировкой. И этот расчет итерационен, то есть идет корректировка результатов. А вот ту нужны мозги и никакая программа за тебя не проверит правдоподобность результатов. Поэтому я всегда скептически отношусь, когда люди мало смыслящие в расчетах хотят купить программу типа ANSYS и в ней считать такие сложные вещи как усталость или динамику или типа того...  Как минимум для того, чтобы правильно это делать надо прослушать крус лекций и семинаров по решению аналогичных проблем с последующим экзаменом. А таких курсов заказчик либо не хочет слушать (времени нет и типа мы сами все выучим) либо ему попадается фиговая консалтинговая фирма (хотя скорее всего он просто жидит бабки).

[kol 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. 

 

StanislawDovnar вы увидели в упомянутом вами ГОСТе методику усталостного расчёта в САПР CAE? "Номинальные напряжения" - речь идёт не о напряжениях (они разумеется тоже имеют значение) а о том сколько времени проработает конструкция при условии что нагрузки изменяются во времени, напряжения соответственно тоже меняются со временем но не так (по отличному закону, другой частотой, сложной зависимостью от времени).

Да можно приложить максимальную нагрузку в статитке и увидеть что напряжения не выше предела текучести (но кому то хочется ещё меньше...) и воскликнуть "УРА"!  Потом прикладываем "минимальную" нагрузку (вот вам и "цикл") и видим что в большинстве мест конструкции напряжения не поменяли знак, а в некоторых и величину и снова орём "УРА", но потом видим что есть места где напряжения стали не меньше но знак поменяли и тут "хватаемся за сердце" (сзади кто то орёт "ЧЁ за ХуНя" ; кстати по мизесу они не всегда меняются :))разницу тоже не многие понимают). Тут вспоминаем что есть предел выносливости.... судорожно ищем какой он! ну и в конце концов делаем толще в этом месте на столько чтобы напряжения  не превышали тех что были найдены в судорожных поисках. Ну а ГОСТЫ  и прочее подобное НД скорее для следователей по "делу"... 

 

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.

 

На счет многоцикловой и малоцикловой не понял Вас. Но путь расчета у них похож и все они решаются аналитическими методами в сторонней программе.

 

И что касается 1 пункта - это очень очень обще сказано Вами. Расчет может вестись как с учетом пластики и с учетом теорий упрочнения так и без них просто с помощью упругого расчета. Также может учитыватьс и не учитываться полузчесть. А в многоцикловой еще надо учитывать стационарные состояния.. Если считать через упругий расчет то надо переводить напряжения в условно упругие (аналитически)...

На счет воторого пункта тоже очень обще сказано... Расчетчик должен ПОЛНОСТЬЮ понимать как работает алгоритм и как считает. Иначе это магия, а не расчет.

 

Также скажу: ЛЮБОЙ расчет по МКЭ состоит из двух частей - расчет по МКЭ и анализ результатов с дальнейшей корректировкой. И этот расчет итерационен, то есть идет корректировка результатов. А вот ту нужны мозги и никакая программа за тебя не проверит правдоподобность результатов. Поэтому я всегда скептически отношусь, когда люди мало смыслящие в расчетах хотят купить программу типа ANSYS и в ней считать такие сложные вещи как усталость или динамику или типа того...  Как минимум для того, чтобы правильно это делать надо прослушать крус лекций и семинаров по решению аналогичных проблем с последующим экзаменом. А таких курсов заказчик либо не хочет слушать (времени нет и типа мы сами все выучим) либо ему попадается фиговая консалтинговая фирма (хотя скорее всего он просто жидит бабки).

 

"хотя скорее всего он просто жидит бабки" - попробуйте поставить себя на место "заказчика" и получить прибыль, посчитав то сколько САПР CAE систем надо для расчёта реального изделия в реальных условиях (в рамках известных физических законов) и цену которую за них надо заплатить, стоимость оборудования на котором они (CAE САПР) должны работать, и кол-во инженеров задействованых в проекте (кол-во лицензий; зарплату), для того что бы  проект был закончен в обозримые сроки с приемлемым качеством. Ну и испытания никто не отменял... 

[Closius 8]

"хотя скорее всего он просто жидит бабки" - попробуйте поставить себя на место "заказчика" и получить прибыль, посчитав то сколько САПР CAE систем надо для расчёта реального изделия в реальных условиях (в рамках известных физических законов) и цену которую за них надо заплатить, стоимость оборудования на котором они (CAE САПР) должны работать, и кол-во инженеров задействованых в проекте (кол-во лицензий; зарплату), для того что бы проект был закончен в обозримые сроки с приемлемым качеством. Ну и испытания никто не отменял...

 

Эмм ну я про это и говорил. Или я Вас не понял. Просто есть два варианта: отдавать расчеты подрядчикам или делать их самим. Просто из-за тупой бюрократии с нашими государственными учереждениями им не выгодно отдавать на подряд. Поэтому они делают все сами и естественно хотят сэкономить. А потом как следствие никто не хочет брать ответственность за расчет нового изделия и как следствие забивают на разработку нового и за это самое новое выдают перекрашенное старое.

[kol 12]

 

"хотя скорее всего он просто жидит бабки" - попробуйте поставить себя на место "заказчика" и получить прибыль, посчитав то сколько САПР CAE систем надо для расчёта реального изделия в реальных условиях (в рамках известных физических законов) и цену которую за них надо заплатить, стоимость оборудования на котором они (CAE САПР) должны работать, и кол-во инженеров задействованых в проекте (кол-во лицензий; зарплату), для того что бы проект был закончен в обозримые сроки с приемлемым качеством. Ну и испытания никто не отменял...

 

Эмм ну я про это и говорил. Или я Вас не понял. Просто есть два варианта: отдавать расчеты подрядчикам или делать их самим. Просто из-за тупой бюрократии с нашими государственными учереждениями им не выгодно отдавать на подряд. Поэтому они делают все сами и естественно хотят сэкономить. А потом как следствие никто не хочет брать ответственность за расчет нового изделия и как следствие забивают на разработку нового и за это самое новое выдают перекрашенное старое.

 

Да правильно, согласен. Что называется поговорили о наболевшем... внутри предприятия тоже хватает "тупой бюрократии"

[Fedor 1 632]

"А так можно получить в разы отличающиеся результаты по усталости и ресурсу" - в задачах услалости это ходовое дело. Всего лишь прогноз.  При больших числах циклов кривая Веллера паралельна  горизонтальной оси и малые возмущения в напряжениях могут приводить  к большому разбросу в числе циклов. Плюс вероятностный характер этой кривой обычно с большой дисперсией ...

Cерьезной теории усталости и не существует, так одна эмпирика :)

 

"кстати по мизесу они не всегда меняются " - там же корень, как они вообще могут менять знак ?  :)

 

Как-то все эмоционально, то есть на низших формах психической активности. Так в прочности дела не делаются. Эмоции и чувства надо оставлять дома. Фабрика не салон, пришел - работай головой :)

[Closius 8]

"А так можно получить в разы отличающиеся результаты по усталости и ресурсу" - в задачах услалости это ходовое дело. Всего лишь прогноз.

 

Мы пробовали считать по разным методикам. Дело все в кропотливой обработке входных данных. Так вот мы считали и получали ожидаемые результаты. То есть на уточненной методике снимался излишний консерватизм например. Однако методики были для атомной отрасли в основном основанные на ПНАЭ, но модифицированные..

 

Пробовали считать по условно упругим напряжениям и по реальным напряженями полученным из упруго-пластического расчета и получали соизмеримые результаты.

На самом деле все это очень сложно и тут говорить модно очень много. Факт лишь в том, что это направление надо развивать!

[JAR 28]

Я чего-то не догоняю... если напряжения перешли предел пропорциональности, о какой многоцикловой усталости идет речь? НДС считается по расчетным нагрузкам, ресурс - по эксплуатационным, если эксплуатационные нагрузки такие, что надо считать с учетом пластики, то ресурс такой конструкции - считанные циклы...

@kol, слушайте, Вам не кажется, что это разговор немого с глухими? ну, нет готовой на блюдечке методики в NX СAE для Вашей задачи, и никто из завсегдатаев форума подобных задач не решал конкретно в NX CAE... Может, есть смысл ее сообща придумать методом пробок и ошибок? не ошибается тот, кто ни фига не делает - думаю, если Вы будете описывать все свои действия по решению задачи в нужном САЕ-пакете, то найдутся люди, пусть и не знающие конкретного пакета, но имеющие достаточный опыт усталостных расчетов, чтобы Вас поправить или одобрить, или помочь еще как-то.

Изменено 28 ноября 2013 пользователем JAR

[kol 12]

Я чего-то не догоняю... если напряжения перешли предел пропорциональности, о какой многоцикловой усталости идет речь? НДС считается по расчетным нагрузкам, ресурс - по эксплуатационным, если эксплуатационные нагрузки такие, что надо считать с учетом пластики, то ресурс такой конструкции - считанные циклы...

@kol, слушайте, Вам не кажется, что это разговор немого с глухими? ну, нет готовой на блюдечке методики в NX СAE для Вашей задачи, и никто из завсегдатаев форума подобных задач не решал конкретно в NX CAE... Может, есть смысл ее сообща придумать методом пробок и ошибок? не ошибается тот, кто ни фига не делает - думаю, если Вы будете описывать все свои действия по решению задачи в нужном САЕ-пакете, то найдутся люди, пусть и не знающие конкретного пакета, но имеющие достаточный опыт усталостных расчетов, чтобы Вас поправить или одобрить, или помочь еще как-то.

Да легко :) могу предложить модельную задачу. Не могу загрузить в расширенной форме файлы... Вот картинка пока:

Сколько колебаний совершит маятник? Какое время он будет колебаться? использовался файл модальных деформаций.

 

PS

Я давал ссылку на вебинар :" Дата: 09.10.2012 Вебинар: Кинематический анализ с учетом податливости тел в NX Motion и NX Motion Flexible body   " - там по шагам делается то о чём я говорю в самом конце вебинара.

Пока есть время коротко опишу (может не все могут посмотреть):

1. Создаём сборку и на её основе механизм в симуляции кинематики.

2. Рассчитываем выбранную нами связь в солвере 103 Flexible body и получаем фаил *.RFI

3. подставляем этот фаил для рассчитываемого звена в кинематике - делаем его податливым (не абсолютно жёстким).

4. после расчёта кинематики (долгого и упорного) с упругим звеном получаем фаил *.MDF

5. В расширенной симуляции считаем выносливость используя в качестве "истории нагружения" ф. *.MDF

Рассчитываемое звено и есть конструкция для которой оценивается ресурс.

Изменено 29 ноября 2013 пользователем kol

[a_schelyaev 371]

2 Closius

 

Я много чего не расписал в своих пунктах. Предполагается, что базовый расчет в МКЭ тулзе сделан расчетчиком как надо и вопросов не вызывает.

Касаемо связки Abaqus/fe-safe, то, насколько я помню, никаких манипуляций с расчетом в Abaqus делать не приходилось. Возможно, что это уже зашито в fe-safe, я не интересовался.

А вообще достаточно информации для первого раза хватает на сайте fe-safe.

Автору темы - вам совершенно верно написали, что нет особого опыта в стране среди пользователей NX в части расчетов по прочности продвинутых.

[kol 12]

"нет особого опыта в стране среди пользователей NX в части расчетов по прочности"  - у прочности много критериев, здесь говориться о выносливости. По поводу выносливости и NX я уже высказывался - повторюсь о том что думаю в этом продукте оно было не развито (не полноценно) и в данный момент активно развивается (ну для примера посмотрите CFD как был реализован до последних версий :) - в нем можно что то "реально" посчитать). Разделение на "расчётчиков" и конструкторов скорее всего есть во "всех" конторах, но всё же подразумевается что конструктор как то изначально делает "прочно", а потом расчётчики это просто подтверждают :) если есть двунаправленная связь т.е. основываясь на данных расчётчиков конструктор оперативно корректирует изделие... В общем то что UG это для конструкторов :) что б у них третий глаз не особо выдавался и время от времени им можно было делать прикидочные расчёты до "..." все го всего. Сейчас вроде как "политика" меняется и инструмент совершенствуется - мол он уже для "серьёзных расчётчиков", а не для долБ0ёB0в конструкторов :)

[kol 12]

Второй раунд: 

Считаем (определяем) срок службы изделия ( время в течении которого при заданных нагрузках у изделия ничего не сломается)! Есть достаточный долгий период работы за который определенны воздействующие нагрузки, но не на протяжении всего срока службы - все же существенно меньше.

В ручную никакие циклы не выделяем (и т.п.) по причине высокой трудоёмкости, на математических программах не считаем так как предполагается что их нет в наличии. Определяемся с методами: 1. метод дождя ( описание ГОСТ 25.101-83) 2. Dang Van (см. прикреплённые).

 И ещё раз уточню что нужно получить время (работы изделия в часах работы). Работа в рамках одной САПР. Имеются данные по акселерометрам и (или) то что можно получить из кинематики по узлам в NX (дискретность произвольная но достаточная и большая, не поддающаяся ручному анализу).

 

Называем САПР и описываем по шагам ход работы :)

+ Данных по материалу в плане выносливости нет - их нужно получить. Для шлифованно-полированно-круглых не подходит (ну если можно приспособить то указываем методику) - необходимо для больших плоских и ржавых (кода размер имеет значение). Для большой шероховатости при разных методах обработки и (или) разных степенях коррозии.

PS 

караул кричать не надо... "говори то что тебе ясно как день" - талмуд

:) заграница нам поможет! уже не в первый раз! :))

ГОСТ 25.101-83.pdf

DangVan.pdf

Изменено 30 ноября 2013 пользователем kol

[JAR 28]

@kol, извините, но ясного, как день, мне тут пока мало. Я даже не могу понять граничные условия и характер нагружения из Ваших рисунков:-(

Если на Рис. 01.Jpg изображен конечный результат, то я позволю себе в нем усомниться. не может быть такого, чтобы ресурс на соседних участках в отсутствие концентраторов отличался на 17 порядков. 

Каков порядок расчета, который я использую: отыскивается критическое место, для него берется циклограмма, которая приводится к эквивалентному циклу, подбирается ряд эмпирических коэффициентов, учитывающих масштабные эффекты, чистоту поверхности, коррозию и т.п., из них находится соответствующее неким опытным данным эффективное напряжение, из которого по кривой усталости находится ресурс. Для критического места циклы не должны иметь максимальные и минимальные напряжения одновременно меньше нуля, а также должен присутствовать концентратор (отверстие, надрез, выточка и т.п.). В Вашей конструкции, исходя из предоставленных данных, я такого места пока не могу отыскать, поскольку циклограмма неизвестна. Коэффициенты приведения находить не из чего, поскольку неизвестна обработка поверхности (кроме того, что что-то там есть плоское, большое и ржавое, но по картинке не понять, что именно). Кривая усталости неизвестна. Какой бы ни была используемая САПР, все эти данные придется задавать.

Главный вопрос - где Вы ожидаете поиметь усталостное разрушение?

Изменено 1 декабря 2013 пользователем JAR

[kol 12]

@kol, извините, но ясного, как день, мне тут пока мало. Я даже не могу понять граничные условия и характер нагружения из Ваших рисунков:-(

Если на Рис. 01.Jpg изображен конечный результат, то я позволю себе в нем усомниться. не может быть такого, чтобы ресурс на соседних участках в отсутствие концентраторов отличался на 17 порядков. 

Каков порядок расчета, который я использую: отыскивается критическое место, для него берется циклограмма, которая приводится к эквивалентному циклу, подбирается ряд эмпирических коэффициентов, учитывающих масштабные эффекты, чистоту поверхности, коррозию и т.п., из них находится соответствующее неким опытным данным эффективное напряжение, из которого по кривой усталости находится ресурс. Для критического места циклы не должны иметь максимальные и минимальные напряжения одновременно меньше нуля, а также должен присутствовать концентратор (отверстие, надрез, выточка и т.п.). В Вашей конструкции, исходя из предоставленных данных, я такого места пока не могу отыскать, поскольку циклограмма неизвестна. Коэффициенты приведения находить не из чего, поскольку неизвестна обработка поверхности (кроме того, что что-то там есть плоское, большое и ржавое, но по картинке не понять, что именно). Кривая усталости неизвестна. Какой бы ни была используемая САПР, все эти данные придется задавать.

Главный вопрос - где Вы ожидаете поиметь усталостное разрушение?

JAR ! :) то что изображено на картинке не имеет отношения к реальной конструкции даже отдалённо! тот маятник просто модель (очень упрошёная... и тд). - это по поводу ржавых и больших...

Вы имеете возможность посмотреть вебинар? - там всё описанно в плоть до ограничений. но отвечу - ограничения (как и нагрузки) передаются через узлы из кинематики (собственно я не длякого наверное не раскрою секрет что NASTRAN имеет возможность расчитывать не закреплённую конструкцию - например спутник на орбите на который действует сила притяжения.... обсуждение реализации подобного слишком сложно для описания) в расширенной симуляции только указывается к какому месту на модели они "применяются". 

Изменено 1 декабря 2013 пользователем kol

[a_schelyaev 371]

Небольшое дополнение к расчету усталостной прочности и определению ресурса детали/конструкции.

В том же автопроме для ряда составных в основе своей изделий без учета технологической предыстории ловить нечего. Одно дело считать с неких начальных условий в обычном большевистском МКЭ, и другое дело когда мы стартуем с уже имеющегося поля НДС после предыдущих манипуляций в процессе изготовления.

[kol 12]

Небольшое дополнение к расчету усталостной прочности и определению ресурса детали/конструкции.

В том же автопроме для ряда составных в основе своей изделий без учета технологической предыстории ловить нечего. Одно дело считать с неких начальных условий в обычном большевистском МКЭ, и другое дело когда мы стартуем с уже имеющегося поля НДС после предыдущих манипуляций в процессе изготовления.

Если я Вас правильно понял речь идёт о остаточных внутренних напряжениях от сварки (например...)? Не знаю как в автопроме, у меня основной опыт из авиопрома :) по моему дело решается правильной обработкой и применением материалов - отпуск после сварки качественно снижает напряжения (тоже например) :)

лично у меня опыта учёта подобных технологических "косяков" для расчёта выносливости нет :) ну у кого есть есть шанс им поделиться... Есть опыт по их устранению :)  

[a_schelyaev 371]

А про упрочняющую поверхностную обработку металлов вы слышали?

;)

[kol 12]

А про упрочняющую поверхностную обработку металлов вы слышали?

;)

Так Вы что именно имете в виду в конечном счёте? 

 

У нас на предприятии применялось (наверняка применяется до сих пор) алмазное выглаживание - но я бы не сказал что это упрочняющая... скорее "улучшающая" да это семантика не кому не нужна! Если об улучшении говорить то просто в НД есть данные что применяя такой способ обработки (финишный) ресурс увеличиться в среднем на столько... на сколько увеличиться ресурс конкретного агрегата или детали это вопрос - боле мене внятный ответ на который получают после серии испытаний.

PS у меня задача немного иная -  я пытаюсь предсказать (спрогнозировать) ресурс (срок службы)!

[soklakov 1 485]

Прошу прощения, если повторюсь. Постарался прочитать всё, но делал это быстро и не очень внимательно. И про метод дождя не читал.

Кажется основной вопрос так и остался: есть количество циклов до разрушения, а хочется время, при том, что нагружение не циклическое(случайное).

Предлагаю откатиться назад и подумать, откуда взялось количество циклов до разрушения: напряжения(какие-то) отложили на кривую Веллера и получили циклы. Какие напряжения? Ведь у Вас непериодическое(случайное) нагружение. Видимо, какие-то, которые посчитали эквивалентными (в соответствии с какой-то теорией) с учетом распределения их во времени. Итого, интегрирование на осреднении и аппроксимацией погоняет. Это нормально, но время затирается настолько, что от полученных циклов Вам к сроку жизни уже не вернуться, скорее всего.

 

Рассмотрим другой вариант. Будем считать, что у Вас есть "запись" напряжения-время в точке. При этом процесс эргодический и Вы взяли представительный кусок "сигнала". Вполне себе случайная вибрация. Раскидаем ее на синусоиды (FFT, например. Самое сложное тут правильно определить количество и амплитуды синусоид). И только теперь подключим Веллера, для каждой синусоиды можно определить количество циклов. У каждой синусоиды фиксированная частота, а следовательно, известное время смерти. Далее предполагаем линейный характер накопления повреждений. Всё, время найдено. Но надо помнить о сделанных предположениях.

 

Пример: напряжения представлены суммой трех синусоид A, B и С. Соответствующее время смерти Ta, Tb и Tc. За эти отрезки времени накапливается полное повреждение в точке, если действует только одна синусоида. За единицу времени t каждая из синусоид накапливает в точку определенную часть повреждений t/Ta, t/Tb и t/Tc. Суммируем, приравниваем единице, находим t.

t*(1/Ta+1/Tb+1/Tc)=1.

 

Скорее всего, ничего нового не сказал, и это зашито в одной из обсуждаемых методик (дождя, теней или еще какой-то).

[a_schelyaev 371]

 

PS у меня задача немного иная -  я пытаюсь предсказать (спрогнозировать) ресурс (срок службы)!Если об улучшении говорить то просто в НД есть данные что применяя такой способ обработки (финишный) ресурс увеличиться в среднем на столько... на сколько увеличиться ресурс конкретного агрегата или детали это вопрос - боле мене внятный ответ на который получают после серии испытаний.

 

Задача у вас та же самая - ресурс он и в Африке ресурс. Но чтобы его моделировать нужно знать начальное состояние детали. И даже в части термообработки народ стремиться моделировать этот процесс, чтобы понять что НА САМОМ деле получается в деталях.

[Борман 2 398]

И про метод дождя не читал.

Достаточно понятно написано в презентации по nCodeDesignLife. Не понмню, откуда она у меня... может ты прислал. :)

 

 

 

Раскидаем ее на синусоиды

Выше я уже приводил пример ошибки при таком рассуждении...

 

Пусть предел усталости 100. Есть нагружение 150 sin wt. Разложим на два цикла 75+75, каждый из которых меньше предела усталости. И чего делать тогда? Это первое что пришло в голову. Возможно где то есть логическая ошибка.