Пластическая деформация в CAST IRON Ansys.

[SergeyBylina 1]

Всем привет.

Имеем синтетический материал с вот такой кривой напряжение-деформация.

Нужно построить кривую распределения напряжений в сечении балки прямоугольного сечения сделанной из этого пластика в Ansys (не Workbench)

Использую плоскую модель чугуна, т.к. не нашел ничего другого что бы имело две НЕЗАВИСИМЫЕ кривые сжатия и растяжения.

Модель работает но только в пределах закона Гука или около него. Но если чуть перегрузить (что собственно и нужно для работы), то выдает ошибку:

 

*** ERROR ***     SUPPRESSED MESSAGE    CP =     733.234   TIME= 09:05:38

 Equivalent plastic strain increment has exceeded the specified limit   

 value.  Since the time increment has reached the minimum value, the    

 analysis is stopped.    

 

В чем моя ошибка? Помогите советом или замечанием к тексту программы. Кто-либо сталкивался  с расчетом материалов (не композитов) по разному работающими на сжатие или растяжение в Ансисе? Прилагаю саму программу.

 

!!!!!!!!!!! Поиск нейтральной линии для чистого изгиба полимерной балки.
! Зачистка
FINISH
/CLEAR,NOSTART
!Введение
/NOPR
/PMETH,OFF,0
KEYW,PR_SET,1
KEYW,PR_STRUC,1
KEYW,PR_THERM,0
KEYW,PR_FLUID,0
KEYW,PR_ELMAG,0
KEYW,MAGNOD,0
KEYW,MAGEDG,0
KEYW,MAGHFE,0
KEYW,MAGELC,0
KEYW,PR_MULTI,0
KEYW,PR_CFD,0
/GO
/COM,
/COM,Preferences for GUI filtering have been set to display:
/COM, Structural
! Скалярные параметры
*SET,H,0.006 ! Высота сечения балки
*SET,L,0.02 ! Длина балки
*SET,K,0.003 ! Толщина стальной пластины
*SET,DL,0.001 ! Размер элемента
*SET,N, 100 ! Изгибающее давление
! Свойства балки
/PREP7
! linear elastic material
MP, EX,1,14.e6
MP,NUXY,1,0.2273
! plastic Poisson Ratio
TB,CAST,1,1,1,1
TBTEMP,10
TBDATA,1,0.04
! Uniaxial Compression
TB, UNIAXIAL,1,1,4,COMPRESSION
TBTEMP,10
TBPT,,495.5e-6,2000
TBPT,,243.7e-6,1500
TBPT,,121.8e-6,1000
TBPT,,35.7e-6,500
! Uniaxial Tension
TB, UNIAXIAL,1,1,5,TENSION
TBTEMP,10
TBPT,,35.7e-6,500
TBPT,,109.1e-6,1500
TBPT,,183.2e-6,2500
TBPT,,276.1e-6,3500
TBPT,,495.7e-6,4500
! Свойства поворотной плиты-рычага
! Linear elastic material
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,2,,2e11
MPDATA,PRXY,2,,0.25
! Создание 2D-модели
BLC4,,,l,h ! Балка
BLC4,l,,k,h ! Поворотная плита-рычан
BLC4,l,-k,k,k ! Ступень для нижней силы
BLC4,l,h,k,k ! Ступень для верхней силы
Aglue,1,2,3,4 ! Объединение объемов
! Создание сетки
ET,1,Plane182
LESIZE,ALL,DL, , , ,1, , ,1,
TYPE, 1
MAT, 1
REAL,
ESYS, 0
SECNUM,
MSHAPE,0,2D
MSHKEY,1
CM,_Y,AREA
ASEL, , , , 1
CM,_Y1,AREA
CHKMSH,'AREA'
CMSEL,S,_Y
AMESH,_Y1
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
!*
TYPE, 1
MAT, 2
REAL,
ESYS, 0
SECNUM,
FLST,5,3,5,ORDE,2
FITEM,5,5
FITEM,5,-7
CM,_Y,AREA
ASEL, , , ,P51X
CM,_Y1,AREA
CHKMSH,'AREA'
CMSEL,S,_Y
AMESH,_Y1
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
! Внешние условия
FLST,2,1,4,ORDE,1
FITEM,2,4
/GO
DL,P51X, ,ALL,
FLST,2,1,4,ORDE,1
FITEM,2,21
/GO
SFL,P51X,PRES,N,
FLST,2,1,4,ORDE,1
FITEM,2,19
/GO
SFL,P51X,PRES,-N,
/UI,MESH,OFF
!!!!!!!!!!!!!! Рассчет
FINISH
/SOL
nropt,unsym
cutcon,plslimit,value
/STATUS,SOLU
SOLVE
FINISH
! Построение графика нормальных напряжений в сечении балки.
/POST1
PATH,blade,2,100,100,
PPATH,1,0,l/2,0,,0,
PPATH,2,0,l/2,h,,0,
AVPRIN,0, ,
PDEF,lade,S,X,AVG
/PBC,PATH, ,0
PLPATH,LADE

Изменено 1 апреля 2014 пользователем SergeyBylina

[soklakov 1 475]

Код не смотрел, но сообщение примерно о следующем:

на одном шаге по времени пластическая деформация превысила лимит 0,15 (там число не указано, но оно такое). По идее в этот момент должна случиться бисекция. Но шаг по времени и так уже достиг минимального значения, указанного Вами. Поэтому расчет заканчивается с ошибкой.

Думаю, копать где-то здесь. Например, уменьшить минимальный шаг по времени. Предел пластической деформации, допустимой на одном шаге лучше не трогать, он и так большой.

А гиперупругие материалы Вам не подойдут? Ваши кривые больше на них похожи.

[SergeyBylina 1]

Но шаг по времени и так уже достиг минимального значения, указанного Вами.

А гиперупругие материалы Вам не подойдут? Ваши кривые больше на них похожи.

А как установить шаг по времени? Эм.. простите за глупый вопрос, новичок я, в этом деле. Читал что он устанавливается автоматически и как-то зависит от плотности материала. Плотность добавил, но результат тот же.

Подойдут. Но у меня нет возможности найти все необходимые коэффициенты. Есть только такие кривые. И ключевым фактором для выбора модели - возможность задать две кривые для растяжения и сжатия.

[soklakov 1 475]

Но у меня нет возможности найти все необходимые коэффициенты.

Есть инструмент curve fitting - подбирает константы, исходя из Ваших экспериментальных данных. Правда, им удобнее пользоваться в WB.

 

А как установить шаг по времени?

Начните с разбора команды AUTOTS.

[dronm 26]

Самый простой и понятный вариант - сделать набор материалов с различным модулём Юнга удовлетворяющим всем кускам кривой как на сжатие так и на растяжение и коэффициентом Пуассона 5 растяжение 3 сжатие. Нагружаем модель с небольшим шагом. Считаем, идём в пост, определям элементы попадающие в промежутки по напряжениям и соответствию сжатия - растяжения, меняем свойства в элементах на соответствующие материалы. Продолжаем считать. Всё оформляется в цикле и считается в упругой постановке.

[SergeyBylina 1]

Спасибо за информацию. 

Добавил следующий кусок кода, после чего Ансис посчитал еще несколько вариантов нагружения, вплоть до предполагаемого разрушения материала.

SOLCONTROL,ON,0
AUTOTS,ON

Но есть не стыковка полученных результатов с моими представлениями о НДС при чистом изгибе материала имеющего разный модуль упругости для сжатия/растяжения. Если относительное удлинение наружных волокон балки равно   +-0,00026. То в данном материале может наблюдаться напряжение сжатия 1520Па и растяжения 3310Па.

Однако Ансис считает иначе...

 

Как будто он не учитывал  Uniaxial Tension...

 

Попытался посильнее нагрузить модель.

Материал течет при растяжении хотя должен еще работать!!!

Что по этому поводу думаете?

З.Ы. 1. Посмотрел хелп. Там неверно был указан путь к команде AUTOTS. В моей версии этого пункта нет в Препроцессоре. но был в Солюшн.  Может кому пригодится..

З.Ы.2. А на этот форум можно загружать фото непосредственно, т.е. без посредника - хостинга фотографий?

Изменено 2 апреля 2014 пользователем SergeyBylina

[SergeyBylina 1]

Самый простой и понятный вариант - сделать набор материалов с различным модулём Юнга ...

 

Мне казалось, что именно это происходит при нелинейных расчетах, но не думал, что это нужно делать в ручную организовывая цикл и набор материалов. .. :)))

И не понятно, почему коэффициент Пуассона может быть равен 5 или 3?

Кстати, для двух линейных материалов (получалась "биметаллическая пластина") так распределялись напряжения при чистом изгибе, когда граница материалов проходила через нейтральную линию.

Изменено 1 апреля 2014 пользователем SergeyBylina

[dronm 26]

Если на указанным Вами кривых сжатия и растяжения зависимости модуля Юнга  тогда необходимо иметь 5 и 3 набора свойств. В задаче с одним материалом подразумевается что модуль Юнга не изменен. Если у Вас представлена ДНД, то необходимо создать два материала на сжатие и растяжение - по точкам задать диаграмму. В процессе медленного нагружения определить элементы работающие на сжатие и на растяжение и в этих элементах задать соответствующие материалы. а принцип тот же смотри описание логики выше.

[SergeyBylina 1]

Если у Вас представлена ДНД, то

Что это такое? Добровольная Народная Дружина? :)

 

 

В процессе медленного нагружения определить элементы работающие на сжатие и на растяжение

 

Я так сделал (только без использования "нанотехнологий"), и вот что получил. Похоже на правду, т.к. бОльшую нагрузку воспринимает более жесткая характеристика и нейтральная линия смещается к ней. 

. 

А это результат при тех же исходных данных, но по модели CAST IRON.  Ну не может быть такие напряжения!

Тут уже дело принципа - ПОЧЕМУ не верно считает во втором случае?

Изменено 2 апреля 2014 пользователем SergeyBylina

[dronm 26]

Диалога не получается. Разговор "моя твоя не понимай не подходит".  ДНД - диаграмма напряжение деформация. График вывода результатов по пути не даёт информации того что Вы делаете. Скорее необходимо через Time History, наверняка напряжение по Мизесу и наверняка деформации (которые эпсилон по оси X на графике ), не перемещения а именно деформации и именнов в заданном узле.

Вы задали диаграмму - зависимость напряжений от деформаций, как на рисунке(в самом начале). В любом узле Вы должны увидеть именно ту зависимость которую задали. И в тех же величинах.

 

Такое впечатление  "не в коня корм".

[SergeyBylina 1]

Диалога не получается. ... "не в коня корм".

Я не умею четко формулировать свои мысли и как-то забыл слово "диаграмма", Все чаще график, функция или зависимость. За все это прошу прощения.

На первом рисунке действительно ДНД. Модуль упругости посчитан в отдельном столбце для наглядности.

В первую очередь, меня интересуют Х-напряжения в прямоугольной балке при чистом изгибе. Об этом было написано выше. А напряжения по Мизесу получаются всегда положительные, хотя численно почти равны. Знак напряжений важен, тк материал разномодульный. ИМЕННО поэтому я изначально взялся за CAST IRON.

По горизонтальной оси на остальных графиках - высота балки. Путь (Path) проводится снизу-вверх по середине её длины.  Вот так только повернуто. 

Вопрос остается открытым т.к. мне не удалось получить адекватные результаты используя CAST IRON при пластической деформации зоны растяжения. Может проблема в том, что это  на самом деле пластик и он в отличии от чугуна лучше работает на растяжение.

В общем, глядя на ДНД не может быть пластической деформации в зоне растяжения, а она есть.

Кому интересно, вот лог файл.

2D_cast-iron.txt