Моделирование процесса зажатия пластины

[happyness909 0]

Добрый день!

В данный момент занимаюсь проблемой равномерного распределения усилия при зажатии пластины прессом.Моделирую в SokidWorks. Появились сомнения по поводу результатов, поэтому решила посоветоваться на форуме.

 

1. Модель:

 

 

Зелененькие пластины условно верхний и нижний пресс. Посередине - зажимаемая пластина.

 

2. Точки контакта будут шарнирнами опорами, поэтому прикладываю нагрузку в виде точки, и так же в виде точки фиксирую деталь (использую зафиксированную геометрию). Так как в солиде нельзя к точке ничего приложить, делаю небольшую окружность.

 

 

3. Ставлю параметр совместной сетки, получается такая вот картинка распределения усилий.

 

 

4. Так как меня интересует распределение на самой пластине непосредственно, зондирую точки и выставляю по шкале минимум и максимум в соответствии с пластиной (ну чтоб нагляднее, кстати, может, подскажете, можно ли как-то отдельно детали выделять из сборки и смотреть результаты именно по ним?).

 

 

5. При несовместной сетке:

 

 

 

В соответствии с этим подскажите пожалуйста, должна ли быть сетка совместной или НЕсовместной, есть ли ошибки в расчетах и тд и тп.... может, неправильно приняла расчетную модель.

И раз уж есть возможность, меня всегда интересовал такой вопрос.... есть ли разница в расчетах между ансисом и солидом? Если брать в пример данную задачу.

Заранее большое спасибо. Буду ждать ответов)))

 

[ILL 241]

http://cccp3d.ru/forum/88-solidworks-simulationcosmosworks/

[ccc44 53]

Администраторы! Переместите пожалуйста тему. Человек ждет ответа…

[soklakov 1 477]

В данный момент занимаюсь проблемой равномерного распределения усилия при зажатии пластины прессом.

Вам нужно равномернее? И чем Вы собираетесь варьировать, что изменять? Или на определении НДС задача заканчивается?

Не поверите, но это важный вопрос. От этого зависит в том числе ответ на вопрос:

должна ли быть сетка совместной или НЕсовместной

 

 

есть ли разница в расчетах между ансисом и солидом?

Некорректная постановка вопроса. Ансис и солид это программы. И сделают то, что скажете. Одинаковая постановка задачи в разных программах дает одинаковый результат.

Но если Вам кажется, что Вы поставили задачу одинаково, то это еще не значит, что это так. И результат может получиться разный.

[ccc44 53]

 

 

2. Точки контакта будут шарнирнами опорами, поэтому прикладываю нагрузку в виде точки, и так же в виде точки фиксирую деталь (использую зафиксированную геометрию). Так как в солиде нельзя к точке ничего приложить, делаю небольшую окружность.

 

 

3. Ставлю параметр совместной сетки, получается такая вот картинка распределения усилий.

 

 

 

При желании в Солиде можно приложить силу в точке. Только нужно ли Вам это? У Вас тип контакта - поверхность с поверхностью. Он не требует совместную сетку. Тем более, если контактируют материалы с разным модулем упругости. В симулейшен хороший хелп, русский, почитайте. Остальное сказал soklakov.

[happyness909 0]

 

В данный момент занимаюсь проблемой равномерного распределения усилия при зажатии пластины прессом.

Вам нужно равномернее? И чем Вы собираетесь варьировать, что изменять? Или на определении НДС задача заканчивается?

Не поверите, но это важный вопрос. От этого зависит в том числе ответ на вопрос:

 

 

должна ли быть сетка совместной или НЕсовместной

 

 

 

 

есть ли разница в расчетах между ансисом и солидом?

Некорректная постановка вопроса. Ансис и солид это программы. И сделают то, что скажете. Одинаковая постановка задачи в разных программах дает одинаковый результат.

Но если Вам кажется, что Вы поставили задачу одинаково, то это еще не значит, что это так. И результат может получиться разный.

 

Нужно добиться наиболее равномерного распределения усилий.

По поводу ансиса... я просто с ним не знакома, но знаю, что именно ему отдают предпочтение зачастую. Все-таки у прог движки разные, вот и появился вопрос... может, это влияет и на результаты. Но судя по всему обе программы достаточно корректны. Спасибо.

Судя по картинкам, при применении НЕсовместной сетки результат более походит на правду, ведь так?

Только мне не очень понятен этот нимб (синее кольцо на пластине) с меньшей нагрузкой. И пугает большая разница в нагрузке в разных точках пластины.... поэтому и усомнилась либо в солиде, либо в том, как я задала условия.

[soklakov 1 477]

я просто с ним не знакома, но знаю, что именно ему отдают предпочтение зачастую. Все-таки у прог движки разные, вот и появился вопрос... может, это влияет и на результаты

Выбирают за возможности препостпроцессинга, а не за точность решения СЛАУ.

На результаты прежде всего влияете Вы.

Нужно добиться наиболее равномерного распределения усилий.

Вы не ответили на вопрос.

[soklakov 1 477]

Судя по картинкам, при применении НЕсовместной сетки результат более походит на правду, ведь так?

Наиболее правдоподобно моделирование контакта с трением. В Ваших терминах это несовместная сетка. Так что да, Вы правы. Правда, я не знаю, задавали ли Вы трение.

[soklakov 1 477]

Только мне не очень понятен этот нимб (синее кольцо на пластине) с меньшей нагрузкой.

 

Пробовал повторить Ваш результат. Не получилось(

[ccc44 53]

Вот решение в SW для сосредоточенной силы, приложенной в точке:

А это - для рапвномерно распределенной нагрузки:

 В нижней части - графики распределения напряжений в плоскости контакта (от центра к периферии).

Осесимметричная задача 2D.

А если прикладывать нагрузку в ограниченной зоне вблизи центра, то получится картинка, как у ТС в посте 1.

Вот файл (SW13):

пресс.zip

[ccc44 53]

С точки зрения сопромата, где используется принцип Сен-Венана, НДС пластины в данной задаче – одномерное сжатие с постоянным напряжением, равным P/F.

В МКЭ нам тоже никто не возбраняет  исключить из рассмотрения зону точки приложения силы, в чем и состоит принцип Сен-Венана. При этом, мы получаем картину распределения напряжений в рассматриваемой пластине более близкую к действительности, учитывающую жесткость и геометрию опор (первый скрин поста 10).

На втором скрине приведена картина распределения напряжений в реальном прессе (например, винтовом) с тем же усилием, но равномерно распределенным по поверхности опоры. Как видим, оно более равномерно и в среднем составляет величину, которую дает сопромат.

Если же не приводить ни одной цифры, а руководствоваться только «радужными картинками», то очень легко впасть в заблуждение.

Изучая САПРомат – не забудь про сопромат!

[soklakov 1 477]

С точки зрения сопромата, где используется принцип Сен-Венана, НДС пластины в данной задаче – одномерное сжатие с постоянным напряжением, равным P/F.

Не совсем так. У принципа Сен-Венана есть "радиус действия". Его не всегда можно точно определить, но в целом это в районе характерного размера места приложения усилия. То есть точечная нагрузка будет эквивалентна равномерно распределенной по этому цилиндру только на расстоянии порядка диаметра этого цилиндра. Что для приведенных геометрий не соблюдается. То есть, возможно, уважаемая @@happyness909 вполне помнит сопромат.

 

 

 

А если прикладывать нагрузку в ограниченной зоне вблизи центра, то получится картинка, как у ТС в посте 1.

Я файл Ваш посмотреть не могу, но может скажете, есть ли разница насколько большой будет эта зона? Ведь равномерная и точечная нагрузки - крайние варианты. Все промежуточные, должны быть промежуточными) в том числе по характеру распределения.

[ccc44 53]

 

 

Я файл Ваш посмотреть не могу, но может скажете, есть ли разница насколько большой будет эта зона? Ведь равномерная и точечная нагрузки - крайние варианты. Все промежуточные, должны быть промежуточными) в том числе по характеру распределения. 

 

Совершенно верно. В посте 10 - два крайних варианта. Вот промежуточный:

 

Расчетное значение по сопромату -3,14МПа. Промежуточное - промежуточное и по характеру и по величине разницы. Максимальное (при точечном усилии) примерно в два с половиной раза больше.

Сами попробуйте в ансисе.

[soklakov 1 477]

Промежуточное - промежуточное и по характеру и по величине разницы.

 

Из фразы

А если прикладывать нагрузку в ограниченной зоне вблизи центра, то получится картинка, как у ТС в посте 1.

мне показалось, что удалось получить так называемый "нимб".

Возможно, я неправильно Вас понял?

[happyness909 0]

Спасибо большое за Ваши ответы! Хочу уточнить.... принцип Сен-Венана мне знаком. И там, как уже упоминалось, идет речь о расстояниях, в данном случае больше диаметра цилиндра. В том-то и сложность задачи, что нельзя использовать металл такой толщины. 

 

Верхняя пластина пресса висит на шарнирной опоре, так как должна иметь возможность поворачиваться и подстраиваться под нижнюю, дабы компенсировать всё-всё-всё. Зажимаемые устройства требуют максимума равномерности. Соответственно, фиксация сверху идет исключительно в точке.

Если бы речь шла о пневмо- или гидроцилиндрах, то можно было бы говорить о равномерной нагрузке хотя бы снизу.... но в данной конструкции используется шаровинтовая передача. Вот нужно подобрать толщины, материалы и тд и тп таким образом, чтоб нагрузка, передаваемая на зажимаемую пластину была максимально равномерной. Так что нет никаких промежуточных вариантов. Есть только приложение усилия по центру. 

 

 

 

Только мне не очень понятен этот нимб (синее кольцо на пластине) с меньшей нагрузкой.

 

Пробовал повторить Ваш результат. Не получилось(

пластина.png

 

 

Странно....  =(


 

[ccc44 53]

 

 

мне показалось, что удалось получить так называемый "нимб". А если прикладывать нагрузку в ограниченной зоне вблизи центра, то получится картинка, как у ТС в посте 1.

Возможно, я неправильно Вас понял?

 

В бога не верю, поэтому сразу и не заметил. Нет, напряжение меняется монотонно в любом случае. Рост напряжения на периферии возможен в двух случаях:

1. На внешнюю границу детали наложено ограничение.

2. Поверхность не является плоскостью (м.б. образована сплайном).

Впрочем, м.б. это и результат экспериментов с сеткой и типом контакта. Надо смотреть файл.

[soklakov 1 477]

Нет, напряжение меняется монотонно в любом случае.

Тогда все ок. Мироощущение восстановлено.

 

 

 

Странно....  =(

Вот есть уже два подтверждения(и в SW, и в Ansys, да еще и разными людьми), что нимба все-таки быть не должно. (не считая интуитивных догадок)

Так что пока странным видится нимб. Вас ведь он тоже смущает.

[ccc44 53]

 

Верхняя пластина пресса висит на шарнирной опоре, так как должна иметь возможность поворачиваться и подстраиваться под нижнюю, дабы компенсировать всё-всё-всё. Зажимаемые устройства требуют максимума равномерности. Соответственно, фиксация сверху идет исключительно в точке.

 

Тогда и моделируйте сферический шарнир, а нижнюю опору жестко закрепляйте.

Впрочем, это вряд ли принципиально. При толщине стальной опоры примерно равной радиусу неравномерность давления на деталь составит около 200%. Ну это, конечно очень грубо.

[soklakov 1 477]

Вот нужно подобрать толщины, материалы и тд и тп таким образом, чтоб нагрузка, передаваемая на зажимаемую пластину была максимально равномерной.

Поверхность обжимов можно делать параболической? Потянете ли такую точность? Стоит ли такая игра свеч?

Может все-таки проще отнести шарнир подальше?

Или это прям совсем жестко:

В том-то и сложность задачи, что нельзя использовать металл такой толщины. 

?

[ccc44 53]

Трудно что-либо советовать не зная цели работы. Если нагрузки не очень большие, все проблемы может решить резина:

 

Здесь Вы видите несовместную сетку. Контакт поверхность с поверхностью. Пытался назначить узел к узлу, что соответствует совместной сетке - не получилось. Модель неустойчива при заданном минимуме ограничений. Как Вы посчитали - ума не приложу…