О контактах и их настройках

[Anton Voronin 0]

Здравствуйте, уважаемые господа. Хочу спросить, как вы относитесь к применению coupling при решении контактных задач с той целью, чтобы контактные поверхности не проникали двух в друга а контактирующие тела не смещались очень сильно? просто вот решаю контактную циклосмимметричную задачу, расчетная модель - одна лопатка и сектор диска, только диск на рисунках не показан. так вот между диском и хвостовиком лопатки задаю bonded, ну там действительно поверхностя без зазора (и в расчетной модели и  в жизни)  А вот между проволокой и внутренним отверстием лопатки - frictional ставлю, со всевозможными настройками, да и по "зубу" бандажа тоже frictional. И weak springs пробовал в настройках решателя менять, ну точнее ставил factor=2 там, разлетается в 2 раз меньше, но все равно разлетается. А дальнейшее увеличение этого "коэффициента жесткости" до 4 или даже до 8, улучшения не принесло.Сотрудники говорят: попробуй каплинг, но во первых, честно сказать я не знаю, как ним можно связать узлы в Workbench, где я рассчитываю, знаю только как APDL сделать можно,   а во вторых, разве coupling это нормально? В реальности же и близко нет 2 узлов из разных поверхностей, расстояние между которыми строго фиксировано. Вот и хочу спросить, как к coupling относятся более опытные, чем я, в это вопросе люди.  Кстати, между диском и хвостовиком лопатки 12 контактных пар, но в силу того, что все эти пары между одними и теми же двумя телами то я решил все это как бы в одну пару объединить в которой 12 контактных и целевых поверхностей и поставить между ними bonded. Думаю нет смысла задавать каждую пару по хвостовику отдельно. Трубка - замыкается на круг, тем самым создавая как бы кольцо, поэтому в модели, на торцевых, круглых в плане, поверхностях трубки задается условие циклосимметрии.Под действием ЦБС трубка должна подниматься (потому как она вообще не закреплена) и упираться во внутреннее отверстие лопатки, но в результате сатического расчета уходит трубка значительно выше. А что касается меньшего куска бандажа (target body) в периферийной межлопаточной связи, то он "разворачивается" потому что профиль лопатки с недеформированном состоянии закручен, а ЦБС, как известно стремится все развернуть да выпрямить. Кстати, сходится контактная задача довольно таки быстро, почти при любых настройках в разделе frictional , только вот толку от этого, если контакт так сказать "не держит"

Изменено 10 февраля 2015 пользователем Anton Voronin

[soklakov 1 476]

Этап 1. сделайте все контакты bonded. По крайней мере разлетаться не будет. Это,  в определенном смысле, вместо предлагаемого coupling. Убедитесь, что модель не разлетается.

Этап 2. Сделайте контакт с проволокой frictional и только его, чтобы проблем поменьше было. По всей видимости, он "проскакивает". Варианты решения можно тестировать на задаче попроще - вместо лопатки параллелепипед, вместо проволоки цилиндр. При этом лучше сохранить габариты, нагрузки, зазоры и скорости, чтобы найденное решение помогло и в конечном варианте.

Решения искать можно здесь:

- уменьшение подшага по времени

- увеличение pinball radius

- использование contact damping

- использование offset - Adjust to touch

- располагать проволоку в положении "уже в контакте"

- другое.

[Anton Voronin 0]

soklakov, большое спасибо вам за советы. Буду пробовать.  Я просто к тому, что по моему ставить контакт типа bonded между трубкой и лопаткой, где изначальный зазор целых 0,75 мм это.... как бы сказать "кощунство". Ведь сама формулировка "bonded"   как "склеено"  противоречит наличию любого зазора. Bonded ведь даже не допускает проскальзывания между контактными поверхностями в отличие от другого линейного контакта типа "no separation" Не говоря уже про целых 0,75 мм. Кроме того должен заметить что эпюра контактного давления по контактной поверхности периферийного бандажа очень важна для дальнейших оптимизаций геометрии. А что касается adjust to touch  -пробовал, много раз. На результат не повлияло.

Изменено 11 февраля 2015 пользователем Anton Voronin

[soklakov 1 476]

Я так понимаю - вопросов нет.

[studentistu 0]

Здравствуйте. Пытаюсь решить подобную задачу. Упростил до кубика с отверстием, в котором цилиндр с двумя шляпками (как гантеля) имитирует болт. И стержень соответственно с зазором. Статика. Сила действует на "гантелю" в сторону. На шляпках сверху и снизу No separation

Если между стержнем и отверстием применить bonded то задача решается некорректно. Стержень как бы "тянет" за собой отверстие а должен "толкать".

После уменьшения шага по времени (10 шагов на секунду), применения frictionless и adjust to touch картина напряжений стала похожа на правду (толкает), но зазор не уменьшается. Получается как бы что они сразу в контакте.

Пробовал "играть" c pinball region... непонятно. Увеличиваю больше зазора - та же картина что только что описал, уменьшал - проскакивает.

 

P.S вообще хочу получить биение болта в отверстии и посчитать это в динамике.

Изменено 27 февраля 2015 пользователем studentistu

[Anton Voronin 0]

этот AnsysWBU. exe, если честно, задолбал уже "сталкиваться с проблемами"  (при чем, что важно: НЕ при расчете, а при подгрузке результатов, например контактного давления)   так что вернулся пока что в APDL и считаю в нем. Там есть прогресс:  при делении нагружения на 2 подшага (задача по прежнему статическая)  бандаж (верхняя полка с зазозор 0,04 мм) не разлетается, да и total deformation выглядит нормально и контактное давление в этой паре выглядит вполне правдоподобно, однако трубка по прежнему "улетает".  Увеличил число подшагов до 4, трубка по прежнему улетает, но и общая деформация стала выглядеть странновато:  лопатки тянутся не только вверх, но и в сторону, "уходя" из плоскости вращения (в которой действуют напряжения растяжения) так что судя по всему, число подшагов не "как масла в каше",   их бывает и много.    пробовал "привязать трубку с лопатке с помощью Coupling DOF (это все в APDL)  Связал между собой три пары узлов (не крайних, а сверху, примерно посередине)   трубка намного меньше улетает, но взаимное проникновение трубки в лопатку все равно имеет место быть, и трубку "утягивает"  не всегда вверх (как должно быть)  а, обычно, вверх и в сторону.   из WB мне приглянулся weak springs, но почитав про него в APDL (какая то связь с ADAMS, о котором я ничего не знаю)  я не понял, возможно ли его использовать здесь для контактной задачи.   Вот думаю, что бы еще такое попробовать в APDL чтобы "укрепить" таки трубку в отверстии.

Здравствуйте. Пытаюсь решить подобную задачу. Упростил до кубика с отверстием, в котором цилиндр с двумя шляпками (как гантеля) имитирует болт. И стержень соответственно с зазором. Статика. Сила действует на "гантелю" в сторону. На шляпках сверху и снизу No separation

Если между стержнем и отверстием применить bonded то задача решается некорректно. Стержень как бы "тянет" за собой отверстие а должен "толкать".

После уменьшения шага по времени (10 шагов на секунду), применения frictionless и adjust to touch картина напряжений стала похожа на правду (толкает), но зазор не уменьшается. Получается как бы что они сразу в контакте.

Пробовал "играть" c pinball region... непонятно. Увеличиваю больше зазора - та же картина что только что описал, уменьшал - проскакивает.

 

P.S вообще хочу получить биение болта в отверстии и посчитать это в динамике.

конечно о bonded и речи не может быть, когда между контактными поверхностями есть зазор, да и вообще, в целом, если вас интересует контактное взаимодействие. при  adjust to touch, как известно, начальный зазор игнорируется, так что тоже задумайтесь о его применении. попробуйте add offset, ramped effects    с указанием величины вашего зазора. Может быть, поможет быть, хоть вам.

Изменено 28 февраля 2015 пользователем Anton Voronin

[Борман 2 384]

Трубка - замыкается на круг, тем самым создавая как бы кольцо, поэтому в модели, на торцевых, круглых в плане, поверхностях трубки задается условие циклосимметрии

А как она держится в постранстве ? 

[soklakov 1 476]

применения frictionless и adjust to touch картина напряжений стала похожа на правду (толкает), но зазор не уменьшается.

Если изначально есть зазор, то adjust to touch его закроет, что не соответствует реальности в Вашем случае. Но без этой настройки сходимости добиваться сложнее. Можно, но сложнее.

Кратчайшее решение в том, чтобы начальная геометрия была в касании. Нет смысле прорешивать этап выбирания зазора.

Увеличил число подшагов до 4, трубка по прежнему улетает, но и общая деформация стала выглядеть странновато

Так Вы задачу с кубиком и цилиндром решили? Вот @@studentistu тренируется на кошках, а Вы сразу на конечной геометрии? Поэтому у Вас 4 подшага, а не 400?

[Anton Voronin 0]

 

Трубка - замыкается на круг, тем самым создавая как бы кольцо, поэтому в модели, на торцевых, круглых в плане, поверхностях трубки задается условие циклосимметрии

А как она держится в постранстве ? 

 

http://yarst.org/FOTO_TEC/IMGP3168.JPG   вот в реальности она выглядит как здесь на картинке.  изначально между трубкой и лопаткой зазор, но в процессе работы она притягивается вверх под действием ЦБС упирается в лопатку (с трением конечно)  и тем самым как бы работает как межлопаточная связь ,замыкающая все лопатки колеса накруг, гасит опасные колебания.  а состоянии покоя - она как кольцо, но не цельное а из  сегментов, иногда эти сегменты немного "прихватывают"  сваркой с лопатке.

 

применения frictionless и adjust to touch картина напряжений стала похожа на правду (толкает), но зазор не уменьшается.

Если изначально есть зазор, то adjust to touch его закроет, что не соответствует реальности в Вашем случае. Но без этой настройки сходимости добиваться сложнее. Можно, но сложнее.

Кратчайшее решение в том, чтобы начальная геометрия была в касании. Нет смысле прорешивать этап выбирания зазора.

 

 

Увеличил число подшагов до 4, трубка по прежнему улетает, но и общая деформация стала выглядеть странновато

Так Вы задачу с кубиком и цилиндром решили? Вот @@studentistu тренируется на кошках, а Вы сразу на конечной геометрии? Поэтому у Вас 4 подшага, а не 400?

 

а что 4 подшага это какое то запредельное значение?  вот  studentistu как я понял,   делит изначальную нагрузку вообще на 10 подшагов. Вы и другие мне посоветовали попробовать уменьшение шага по времени, я попробовал, substeps=2 показало себя неплохо, так что думаю есть логика в том, что я затем попробовал 4 подшага, но это не принесло желаемого результата.  Что ж, буду что нибудь еще пробовать.      а насчет "на кошках"   ну не знаю, лопатка при расчете разворачивается, куб же этого и многого другого делать не будет. 

Изменено 1 марта 2015 пользователем Anton Voronin

[soklakov 1 476]

а что 4 подшага это какое то запредельное значение?

затем попробовал 4 подшага, но это не принесло желаемого результата.

 

Если бы у Вас была модель попроще,  то Вы бы могли себе позволить не только 4, но и 400 подшагов. И исследования свои в области настроек контакта, наверняка, проводили бы быстрее.

 

 а насчет "на кошках"   ну не знаю, лопатка при расчете разворачивается, куб же этого и многого другого делать не будет. 

Значит нужно собрать такую "кошку", которая будет описывать все требуемые явления, но при этом оставаться простой и легкой конечно-элементной моделью.

А пока - задача Вам не по возможностям. Рано в пятом классе дифуры решать.

 

Я ни в коем случае не настаиваю, у Вас своё видение и это прекрасно.

[studentistu 0]

Нет смысле прорешивать этап выбирания зазора.

 

Наверное так и придется делать. Решил задачу в динамике 150 шагов на 0.03 секунды. Колебания стержня 200 Гц с амплитудой 0,01 мм. Получилось вроде неплохо. Напряжения сначала проходят через 0, а потом перестают и напряжения увеличиваются. Но все таки с биением наверняка напряжения больше будут.

 

попробуйте add offset, ramped effects

 

Применил. Add offset. Ramped effects с величиной зазора (0,25). Так 

сходимости добиваться сложнее

. Вообще ни в какую не сходится в самом начале вылетает.

Поставил offset чуть больше (0,3). Замельчил сетку и поставил в статике 100 шагов на 0,5 секунд... Посмотрим, что получится

[soklakov 1 476]

Поставил offset чуть больше (0,3).

Вы, кажется, не до конца понимаете offset. В случае контакта между цилиндрическими поверхностями offset, по сути, это увеличение радиуса шпильки (или уменьшение радиуса отверстия, в зависимости от того, кто contact). Вряд ли Вас это интересует.

Болт и отверстие у Вас нарисовано концентрично? Если да, то исправьте, сделайте так, чтобы болт касался стенки отверстия в начальный момент времени. И используйте adjust to touch.

[Anton Voronin 0]

в APDL заметил, что при "улёте"  трубки из отверстия в лопатке, на самом деле, при связывании каплингом, да и просто, при стандартном характере контакта расстояние именно между контактными поверхностями НЕ меняется (или даже уменьшается - просто там доли милиметра).   Просто все выглядит так, как будто слой контактных элементов на поверхности внутреннего отверстия "отрывается" от своего "родного" объема и деформируется вместе с трубкой.  Так что здесь сказать, что контакт разлетается наверно не совсем логично.  Однако объяснение этому наверно по-прежнему надо искать в настройках контакта...... или решателя.

Изменено 2 марта 2015 пользователем Anton Voronin

[soklakov 1 476]

Однако объяснение этому наверно по-прежнему надо искать в настройках контакта...... или решателя.

Или в масштабе отрисовки? 

[Anton Voronin 0]

Здравствуйте еще раз. В общем убрал сектор диска из модели, остались только лопатка и  трубка, узлов/элементов теперь в модели намного меньше, да и контактных пар всего две: по трубке и по бандажу.  сейчас считаю в WB. ( в APDL без особых манипуляций с настройками контакта держится пара по бандажу, и конт. давление норм, нужно просто разделить всю нагрузку в виде ЦБС на 2 подшага.  Однако по трубке пара не хочет держаться и только K5= close gap решает эту проблему, при K12 = standard(собственно в APDL я всегда использую standard).  однако, как известно, close gap игнорирует любой зазор в расчетной модели, что не совсем соотвествует реальному состоянию дел.)       В WB ситуация диаметрально противоположная, держится трубка, а бандаж - нет.  собственно, приведенные ниже картинки получены после расчета со следующими контактными настройками:  по трубке: add offset, no ramping (offset= 0.75 mm) + update stiffness = each iteration       а по бандажу: no separation + update stiffness each iteration.   при этих настройках держится и трубка и бандаж, но no separation - линейный контакт, выдает "отрицательное давление", как бы нежелательно....  хотя в целом, эпюры контактных давлений в обоих пар похожи на аналогичные в APDL  так же контакт по вернему краю в бандаже, и контакт "по бокам"  трубки.  однако все авторитетные, в лопаточных вопросах, люди утверждают, что трубка все таки упирается сверху, а не по бокам при раскрутке.  и, в принципе контактный статус, как видно по картинке 5(по счету) это подтверждает, только вот на эпюре контактного давления в том районе нет ничего примечательного. Собственно, должен признать: эпюры конт. статуса для меня выглядят намного "желаннее", чем эпюры конт. давления. и по бандажу: я бы не отказался от такой большой площадки контакта; и по трубке:  да, эпюра конт. статуса подтверждает, что по бокам отверстия есть контакт, НО! почему по верхней части отверстия, там где согласно эпюре конт. статуса контакт между телами наиболее плотный, на эпюре конт. давления - ни-че-го? 

Изменено 18 марта 2015 пользователем Anton Voronin

[kristeen 355]

The Art of Screenshots 

 

Есть подозрения, что если бы Вы четко озвучили задачу, было бы намного проще.

После таких скринов модель выложить и не прошу. Ясно, что все секретное. А упрощенную так и не сделали...

[Anton Voronin 0]

The Art of Screenshots 

 

Есть подозрения, что если бы Вы четко озвучили задачу, было бы намного проще.

После таких скринов модель выложить и не прошу. Ясно, что все секретное. А упрощенную так и не сделали...

четко озвучить задачу?  ну..... даже не знаю, что еще уточнить из того, что уже сказал. что именно? какой момент?

 

pinball region пробовал по трубке, (точнее по отверстию в лопатке, потому что именно оно - контактная поверхность)   ставил "сферу"  и по краю поверхности и посередине сверху, где хочу увидеть конт. давление, и радиусом 9 мм и радиусом 11 мм.  В общем, в процессе исследований выяснилось, что ни на схождение задачи ни на результаты pinball region не влияет. (по крайней мере - в моем случае) а вот update stiffness = each iteration свою роль играет, в частности по бандажу, без него no separation сходится намного хуже (не знаю на какой итерации...., если сходится вообще).   А сегодня мне все таки удалось отбросить всё "не истинное"))   и посредством add offset, no ramping с указанием соответствующих  величин зазоров по обеим конт. парам достичь "стабильности"  модели после расчета.  собственно, разбиение всей нагрузки на 3 подшага помогло.   Кстати, только при использовании этих 3 подшагов в настройках решателя, после расчета перестало появляться предупреждение о том, что контактный статус претерпел резкое изменение (судя по всему АНСИС говорил про бандаж, потому как он без подшагов стабильно разлетался, и только линейный контакт типа no separation помогал в том случае)

      А как вы относитесь в weak springs?    просто АНСИС после расчета выдает еще одно предупреждение, о том, что одно или несколько тел не закреплено и испытывает жесткое движение, и ,что "слабые пружины" были включены для достижения сходимости .  Здесь, судя по всему АНСИС говорит про одно тело: трубку, потому что все остальные объемы(bodies)  собраны в одну деталь (part)  в том числе в состав этой детали входит и маленький кусок бандажа соседней лопатки (показанный на одном из первых рисунков). И только трубка - отдельное тело (body) Я сейчас weak springs сам не трогаю, стоит = programm controlled (на усмотрение АНСИСа).      Помогали ли вам когда нибудь выставленные вручную springs stiffness factor = 2  или 4?  большее значение?

Изменено 19 марта 2015 пользователем Anton Voronin

[soklakov 1 476]

четко озвучить задачу?  ну..... даже не знаю, что еще уточнить из того, что уже сказал. что именно? какой момент?

Чаще всего задача - это ответ на вопрос "зачем?"... зачем вообще что-то считать. Уже во вторую очередь - а что, собственно, считать. И где-то в последнюю очередь - какие настройки нужны, чтобы это посчитать.

Вы же начали с конца. Работаете с черным ящиком, нажимаете на кнопки и смотрите реакцию. Научный метод тыка называется. И это работает, когда нет других вариантов. Но жутко неэффективно.

[Anton Voronin 0]

Хорошо, отвечаю по порядку. Зачем?  Для того, чтобы получить вибрационные характеристики облопаченного турбинного рабочего колеса в динамике. для этого считаю статику, а затем модальный с prestress.  Что считать?    Показанную на рисунках циклосимметричную модель рабочей лопатки  с двумя межлопаточными связями (там где контакты) и закрепленную по опорным поверхностям хвостовика. А вот какие настройки нужны?  Этого пока сам не знаю, точнее, не до конца, хотя результаты похожи на реальные.   

В общем один раз модальный анализ с prestress я уже посчитал. получил некоторые частоты,  но вот еще вопрос, довольно таки скользкий: WB после модального расчета предупредил о том, что статика была посчитана без large deflection, и как я понял, он (WB) говорит что надо бы с большими перемещениями.  Я бы конечно сразу "пошел" в решатель и включил эту опцию там, если бы....  несколькими неделями ранее не ознакомился с заметкой в Ansys Help, той что по ключевому слову NLGEOM, где английским по белому написано, что эта опция изменяет характер нагрузки только в том случае если приложено давление. (там отдельно еще статейка есть, о том, что все приложенные силы Ансис делит на два типа: те что всегда в одном направлении действуют, как ЦБС или гравитация;  и другой тип, те которые должны бы всегда по нормали к поверхности модели действовать, например давление)     Дальше - больше, в той же заметке про NLGEOM написано, что при гироскопической матрице (та, что имеет место быть при задании угловой скорости вращения, как в моем случае)  large deflection вообще игнорируется.  Вот на основании всего выше сказанного и вопрос:  стоит ли и мне проигнорировать предупреждение WB в моем конкретном случае?

Изменено 22 марта 2015 пользователем Anton Voronin

[kristeen 355]

для этого считаю статику, а затем модальный с prestress

В модальном нелинейные контакты будут заменены линейными аналогами. Уверен, для Вас это новость. 

 

NLGEOM, где английским по белому написано, что эта опция изменяет характер нагрузки только в том случае если приложено давление

А здесь Вас ждет еще ворох новостей, т.к. судя по всему, Вы не понимаете, что такое нелинейный расчет.

А английским по белому там говориться о том, что только давление в нелинейном расчете будет следящей нагрузкой.

 

Можете обидеться на мой резкий тон, но я против того, чтобы вибрационные характеристики облопаченного турбинного рабочего колеса в динамике получали методом случайного тыка по кнопкам. Особенно при условии, что все учебные материалы доступны как никогда.