Локальные пластические деформации в стальной конструкции

[Guterfreund 75]

Добрый день, ребята!

 

Вероятно получится на полях форума оперативно решить вот какой вопрос:

 

Рассчитана стальная конструкция (статика), расчет выполнен с учетом нелинейных свойств материала и больших деформаций. Результат - прочность обеспечена. В отчет я поместил результаты линейного расчета для данной нагрузки, чтобы можно было дополнительно клиенту посмотреть по категориям напряжений. На картинке имеются локальные зоны с напряжениями, превышающими предел текучести (картинку не могу представить из-за соображений конфиденциальности). В пояснениях к картинке я привожу фразу, что наличие зон с локальной пластической деформацией не влияет на статическую прочность конструкции. В общем, писал исходя из так сказать общепринятых подходов к оценке напряжений. Клиент же мне говорит, что напряжения в конструкции не должны превышать предел текучести в любой зоне (это его твердое личное мнение). Просит указать ссылку на государственный стандарт или иной документ, где прописано, что локальная пластическая деформация допустима. Сходу не могу припомнить где бы такое можно было найти? Не будет мыслей у коллег, куда посмотреть?

 

Единственно пока что нашел - фраза из СНиП по стальным конструкциям, что расчет необходимо производить с учетом неупругих деформации... 

[JAR 28]

Зависит от конструкции. Если это сфера гражданского строительства, то ссылаемся на Еврокод: "Пластический статический расчет может применяться тогда, когда имеет место поворот конструкции в местах образования пластических шарниров в элементах или в соединениях." (соответствующий СНиП не знаю). Если машиностроение, то могут быть свои ограничения. Например, для конструкций того типа, над которой я сейчас работаю, вообще ни в одной точке конструкции не допустим выход из упругой зоны. Так что это не обязательно чье-то личное мнение.

[Борман 2,401]

Нигде в общих документах не найдете. Скорее всего в них не допускается пластики нигде. Нужно смотреть отраслевые документы заказчика. Вы же не знаете, что в них... может там действительно не допускается. Ведь это требования строже, чем "допускается" (которое вы ищите в ГОСТах) по-этому вполне жизнеспособно.

 

У нас в отдельных случаях пишутся отдельные "специальные" требования к проектированию, где оговаривается в т.ч. и НДС. В отдельных случаях даже допускаем до 2% деформации, которые в общем случае (не СНИПу) не допускаются.

[Guterfreund 75]

Например, для конструкций того типа, над которой я сейчас работаю, вообще ни в одной точке конструкции не допустим выход из упругой зоны

 

Можете описать в общих чертах, что это за конструкция и каким документом регламентируется? Если говорить о численных методах, то совсем без пластики уж слишком консервативно будет. Исключение, наверное, чистое растяжение плоской пластины...

 

Вся проблема в том, что результаты получены именно численными методами. Естественно, если считать аналитикой моя конструкция будет в пределах упругости. Но как и многие другие она содержит зоны резкого изменения геометрии и концентраторы. Там просто обязана быть пластика...

Нигде в общих документах не найдете. Скорее всего в них не допускается пластики нигде. Нужно смотреть отраслевые документы заказчика. Вы же не знаете, что в них... может там действительно не допускается. Ведь это требования строже, чем "допускается" (которое вы ищите в ГОСТах) по-этому вполне жизнеспособно.

 

У нас в отдельных случаях пишутся отдельные "специальные" требования к проектированию, где оговаривается в т.ч. и НДС. В отдельных случаях даже допускаем до 2% деформации, которые в общем случае (не СНИПу) не допускаются.

 

Я все-равно не могу всего этого понять. Если взять любую конструкцию с развитой формой даже при небольшом нагружении я получу пластику в зонах переходов и концентраторов по результатам численного анализа. А если учесть еще и то, что при расчете на статическую прочность концентрацию напряжений и точки сингулярнойстей мы вообще не разрешаем (не ищем сходимости), то там напряжения как известно стремяться к бесконечности.

 

Что же получается, людям старой закалки картинки по результатов численного анализа вообще показывать не стоит? Увидели красную точку и за голову хватаются...

[Борман 2,401]

Попробуйте пойти по пути осреднения напряжений/деформаций... по сечению, по толщине и т.п.

 

Ведь, например, как в газотранспорте. С учетом "неупругих деформаций" в трубе (балке) ищутся интегральные силы и моменты, потом эти силы делятся на площадь, а моменты на сопротивление и получаются нужные, вполне законные по СНИПу деформаци и напряжения, которые меньше текучести, даже если вначале была локальная текучесть.

[Guterfreund 75]

Попробуйте пойти по пути осреднения напряжений/деформаций... по сечению, по толщине и т.п.   Ведь, например, как в газотранспорте. С учетом "неупругих деформаций" в трубе (балке) ищутся интегральные силы и моменты, потом эти силы делятся на площадь, а моменты на сопротивление и получаются нужные, вполне законные по СНИПу деформаци и напряжения, которые меньше текучести, даже если вначале была локальная текучесть.

 

Все это для оценки сделано и в этом проблем нет. Что делать с результатом расчета МКЭ? Открыть фотошоп и закрасить зоны, превышающие предел текучести? Я сам понимаю, что на прочность эти так называемые сингулярные напряжения не повлияют, но к ним уже придрались. То о чем Вы говорите (осреднение, номинальные напряжения и пр.) это несколько другие вещи...

[Борман 2,401]

То о чем Вы говорите (осреднение, номинальные напряжения и пр.) это несколько другие вещи...

Для вас это другие, а для целой отрасли - законные.

[Guterfreund 75]

Для вас это другие, а для целой отрасли - законные.

 

@@Борман, Вы умный человек! Неужели Вы не понимаете о чем я пишу? Я не отрицаю существование вот этих вот "законных вещей", сам по ним считаю и оцениваю. Я сейчас о другом пишу, о МКЭ и его результатах... 

[Vova 419]

Все это для оценки сделано и в этом проблем нет. Что делать с результатом расчета МКЭ? Открыть фотошоп и закрасить зоны, превышающие предел текучести? Я сам понимаю, что на прочность эти так называемые сингулярные напряжения не повлияют, но к ним уже придрались. То о чем Вы говорите (осреднение, номинальные напряжения и пр.) это несколько другие вещи...

 

Оптимируйте структуру.

 

(вместо фотошопа  сделайте сетку покрупнее на этом месте и посчитайте "правильный" результат.)

[Guterfreund 75]

вместо фотошопа  сделайте сетку покрупнее на этом месте и посчитайте "правильный" результат

 

 Почти что так и сделал...

[JAR 28]

Можете описать в общих чертах, что это за конструкция и каким документом регламентируется?

Это подъемный стол, регламентируется евронормами, которые требуют, чтобы в любой детали напряжения были ниже, чем 2/3 от предела текучести.

Там просто обязана быть пластика...

Пластика никому ничего не обязана. В столовой ложке с красивой гравированной ручкой сплошь одни концентраторы кругом, да еще химвоздействия, климатика и скачки температур, помимо циклических механических нагрузок. И ничего, никакой пластики.

людям старой закалки картинки по результатов численного анализа вообще показывать не стоит?

если речь о GlobalFEM, то картинки с напряжениями, действительно, ни о чем, толку от них нет. Если LocalFEM, то никаких красных точек не должно быть.

[Vova 419]

Я вообще заметил, что тут на форуме народ с сетками не парится. Все тетрами считают. А при таком подходе получить "политически правильный" результат не проблема.

[Guterfreund 75]

Это подъемный стол, регламентируется евронормами, которые требуют, чтобы в любой детали напряжения были ниже, чем 2/3 от предела текучести.

 

Расчет ка производится, МКЭ?

 

Пластика никому ничего не обязана. В столовой ложке с красивой гравированной ручкой сплошь одни концентраторы кругом, да еще химвоздействия, климатика и скачки температур, помимо циклических механических нагрузок. И ничего, никакой пластики.

 

Отчего же Вы так уверены, что никакой пластики? Я думаю, она там очень даже есть, правда очень локальная и незаметная...

если речь о GlobalFEM, то картинки с напряжениями, действительно, ни о чем, толку от них нет. Если LocalFEM, то никаких красных точек не должно быть.

я перестал Вас понимать... 

[JAR 28]

Расчет ка производится, МКЭ?

Да, МКЭ.

Отчего же Вы так уверены, что никакой пластики?

даже самый гадкий концентратор не дает прирост напряжений больше пяти. Скажем, по сечению брутто в ложке около 10 МПа, тогда в гравировке будет около 50 МПа "очень локально", до пластики далеко еще. Применяя в чистом виде теорию Гриффитса к, скажем, оконному стеклу, получим, что оно должно лопнуть от дождя... Этого же не происходит. Ни одна теория не описывает происходящее на 100%. 

"Красные точки" бывают, кстати, как раз при изучении раскрытия трещины, при рассмотрении быстропротекающих процессов типа попадания снаряда. В грамотной статической модели "красные точки" говорят или о не вполне корректном моделировании, или о каком-то артефакте типа "песочных часов". В крайнем случае, это могут быть красные области, но не в пределах одного элемента.

я перестал Вас понимать...

Я имею в виду тип решаемой задачи. Для силового расчета делают или как Борман советует, интегрируют по сечениям, или снимают сразу ВСФ, а по ним ведут подеталку. Напряжения в таком случае - справочная картинка, ни к чему не обязывающая и малоинформативная. Для поверочного расчета, напротив, ВСФ будут справочными величинами, для проверки, а зачетными - именно напряжения, и они должны быть как можно более похожи на настоящие.

[Guterfreund 75]

Ну давайте так: возьмем условный кронштейн, изгибаемый моментом

 

 

Условно, предел текучести равен 235 МПа, на него и будем ориентироваться. Основная часть материала работает до предела текучести, переходная часть (углы) будет в пластике. Что Вы предлагаете в этом случае, снизить допускаемую нагрузку на данный кронштейн так, чтобы максимальное напряжение в нашем условном концентраторе не превышало предела текучести? Ну это уж слишком консервативно тогда. В этом случае любая конструкция будет весить тонны...

[execut1oner 11]

http://cccp3d.ru/topic/73212-maksimalnye-napriazheniia-na-kromke-galteli/

http://cccp3d.ru/topic/71215-poleznye-sovety-nachinaiuschim/

все написано

[Борман 2,401]

 

Что Вы предлагаете в этом случае

Все это пустая болтовня, пока нет критериев прочности.

А они могут быть разными для одной и той же железки для разных случаев использования. Например, если на кромку будет наклеено оптоволокно, или будет нанесено зеркальное покрытие, и т.п... или может этот уголок бросают в печь для переплавки, и вы рассчитываете удар о стену печи...

[Guterfreund 75]

Я опускаю руки, дорогие друзья! Ну никак вы меня не можете понять...

[jtok 857]

Что Вы предлагаете в этом случае, снизить допускаемую нагрузку на данный кронштейн так, чтобы максимальное напряжение в нашем условном концентраторе не превышало предела текучести?

Ну это уж слишком консервативно тогда. В этом случае любая конструкция будет весить тонны...

Обычно в таких углах вваривают пару косынок. Без них сварной шов скорее всего лопнет в этом месте.

 

UPD: Хотя что с косынками, что без них - концентратор есть и косынки никуда его не убирают, и напряжения падают с ними незначительно.

Edited April 30, 2015 by johntokarev

[Борман 2,401]

напряжения падают с ними незначительно

Еще косынку...