Расчёт троса в ansys

[StudentYa 0]

                   Добрый день!

                   Я новичок в Ansys, поэтому прошу прощения, если вопрос покажется странным, простым и т.п. Поискав на форуме, я не нашёл такой задачи. Если я пропустил таковую, не могли бы вы поделиться ссылкой?

                   В задаче имеется стальной трос (моделирую просто цилиндром), устанавливаемый в некий искривлённый канал таким образом, что форма троса повторяет изгиб канала. Предполагается, что трос зафиксирован в шарнире снизу, а сверху имеются направляющие, исключающие радиальное смещение. Далее к тросу прикладывается осевая сила. При увеличении этой силы, стремясь восстановить прямолинейную форму, возникает горизонтальное усилие от троса на канал. Мне необходимо построить зависимость горизонтального усилия от величины осевого при известной стреле прогиба канала. 

                   Я использовал элемент Beam 188 и пробовал Link180. Строю прямую балку круглого сечения (в случае с link180 сечение квадратное). Задаю предел упругости, коэф. Пуассона. Задаюсь осевой силой и пытаюсь подобрать величину горизонтального усилия, чтобы изогнуть свою балку до величины требуемого прогиба (т.е., по сути, решаю обратную задачу). При этом адекватные результаты получаются, если выбрать Large dispclacement, а не small. 

                   Известно, что с увеличением осевой силы, с некоторого момента должна достигаться почти постоянная горизонтальная сила. У меня же выходит прямая пропорциональность, неограниченно возрастающая. Для link180 мне не удалось получить перемещение точки приложения горизонтальной силы. Вероятно это связано с тем, что элемент Link работает только на растяжение-сжатие. В связи с этим вопрос: в чём может быть ошибка? Я что-то не учёл? Или модель неверна для данной задачи? Или может быть стоит модель построить иначе? 

                   Спасибо!

[soklakov 1 475]

13 минуты назад, StudentYa сказал:

Известно, что с увеличением осевой силы, с некоторого момента должна достигаться почти постоянная горизонтальная сила.

Известно откуда? Есть уверенность, что при этом материал троса не потек?

 

[StudentYa 0]

1 минуту назад, soklakov сказал:

Известно откуда? Есть уверенность, что при этом материал троса не потек?

 

Известно из экспериментов. Зависимость подобна изображённой на картинке. 
Трос вытягивается достаточно сильно. Я тоже решил, что возможно дело в пластике. Попробовал задать билинейные свойства (предел текучести и тангенс наклона прямой до предела разрушения). Но не повлияло на результаты, как ни странно. 

[AlexKaz 1 822]

50 минут назад, StudentYa сказал:

возможно дело в пластике

Нет там пластики, у тросов нелинейное упругое поведение под нагрузкой, и материал требуется подбирать соответствующий, но никак не линейно-упругий.

[StudentYa 0]

3 минуты назад, AlexKaz сказал:

Нет там пластики, у тросов нелинейное упругое поведение под нагрузкой, и материал требуется подбирать соответствующий, но никак не линейно-упругий.

Понял вас. А скажите, если ли соответствующая литература, где можно было бы эту самую нелинейную характеристику посмотреть в цифрах? Или же она получается из испытаний?

[AlexKaz 1 822]

Сам не сталкивался с их расчётамм. Гуглёж выдаёт, что канат вытягивается (прирабатывается), и гостовскую формулу эффективного модуля, см. пункт 5.6 http://www.gosthelp.ru/text/RekomendaciiRekomendaciip262.html

Можно попытаться пошаманить над ней, заменив g на удельную Fгор/m.

[AlexKaz 1 822]

В том же ГОСТе есть какая-то литература в конце списком.

[soklakov 1 475]

4 часа назад, AlexKaz сказал:

и гостовскую формулу эффективного модуля

Можно сделать модуль упругости параметром задачи и посчитать его без ГОСТа? Он ведь и будет эффективный?

[AlexKaz 1 822]

Зависящим от продольной силы? Можно решить задачку подбора закона Е(epsilon) в классике по известным неполным экспериментальным данным (по диаграмме выше, упругой и остаточной вытяжке) итерациями минимизируя функцию критерия качества.

[StudentYa 0]

16 часов назад, AlexKaz сказал:

Сам не сталкивался с их расчётамм. Гуглёж выдаёт, что канат вытягивается (прирабатывается), и гостовскую формулу эффективного модуля, см. пункт 5.6 http://www.gosthelp.ru/text/RekomendaciiRekomendaciip262.html

Можно попытаться пошаманить над ней, заменив g на удельную Fгор/m.

Спасибо за ссылку. Вот только я не совсем понимаю, зачем модуль упругости в данном расчёте. Трос же работает только на растяжение. Никаких изгибных моментов нет. А всё удлинение тут же выбирается. 

[Victoria 104]

2 минуты назад, StudentYa сказал:

Спасибо за ссылку. Вот только я не совсем понимаю, зачем модуль упругости в данном расчёте. Трос же работает только на растяжение. Никаких изгибных моментов нет. А всё удлинение тут же выбирается. 

Интересное заявление...

[StudentYa 0]

В 15.05.2017 в 20:03, AlexKaz сказал:

Нет там пластики, у тросов нелинейное упругое поведение под нагрузкой, и материал требуется подбирать соответствующий, но никак не линейно-упругий.

Я вот подумал, зачем модуль упругости? Трос работает на растяжение, изгибающих моментов - нет. Удлинение троса выбирается. Выходит, что горизонтальное усилие будет определятся величиной осевой силы и стрелой прогиба. Разве я не прав?

Только что, Victoria сказал:

Интересное заявление...

Оно не верно?

[AlexKaz 1 822]

В 15.05.2017 в 20:11, StudentYa сказал:

Попробовал задать билинейные свойства (предел текучести и тангенс наклона прямой до предела разрушения). Но не повлияло на результаты, как ни странно. 

Пластика в Link'ах работает, прикрепил код, где вытаскиваются напряжения и пластические деформации. Соклаков прав. Пока я тут опять не начал нести чушь про отсутствие пластики в тросах медитируя на перевёрнутую диаграмму Fос-Fгор и на ГОСТы (и почему вдруг никто не останавливает? ), перепроверьте свою модель, творчески переосмыслите, может быть между балкой и линком внесёте контакты без трения - а дальше гните балку, и смотрите на напряжения, силы, деформации в Link'ах.

Интересно будет узнать, ГОСТовская формулка хитрым образом учитывает переход в пластичность, если предположить, что работает только при переходе от меньшей нагрузки к большей, или всё в чистой упругости.

17 часов назад, StudentYa сказал:

Я вот подумал, зачем модуль упругости?

У Вас трос - не абсолютно жёсткое тело, чистый термех не применим без сопромата, и Вашу диаграмму в первом посте не получить, хотя бы без элементарной формулы F=k*x.

 

Скрытый текст

finish
/clear,start
/filname,tros
/COM,ANSYS RELEASE Release 17.1
 
/prep7   
 
k,1
k,2,0,1  
l,1,2    
k,3,0,2
k,4,0,1+1e-2
l,3,4
 
ET,1,link180
 
SECTYPE,1,LINK    $ SECDATA,0.001
 
MPTEMP $ MPTEMP,1,0  $ MPDATA,DENS,1,,7580  
MPTEMP $ MPTEMP,1,0  $ MPDATA,EX,1,,2.1e11    
MPDATA,PRXY,1,,0.3  $  
 
TB,BKIN,1,1,2,1  
TBTEMP,0
TBDATA,,25e6,30e9
 
lsel,s,,,1 $ lsel,a,,,2 $ latt,1,1,1,,,,1
lsel,all $ LMESH,all
 
CP,1,UX,2,6 $ CP,next,UY,2,6 $ CP,next,UZ,2,6
 
/solu $ ANTYPE,0 $ NLGEOM,1
 
ksel,s,,,1 $ ksel,a,,,3 $ DK,all, ,0, ,0,UX,UY,UZ
D,2, ,4e-2, , , ,UX
 
allsel,all $ solve
 
/POST1   
/DSCALE,ALL,AUTO $ /EFACET,1   $ PLNSOL, U,SUM, 0,1.0
 
ETABLE,STRS,LS,1 $ *GET,STRSS,ELEM,2,ETAB,STRS $ *STATUS,STRSS,1,,1,,1,,1,,1,,1   
 
ETABLE,s1,LEPPL, 1 $ PLETAB,S1,NOAV   

 

 

Изменено 17 мая 2017 пользователем AlexKaz