Расчет на устойчивость и невязка коэффициентов запаса в ANSYS WB и Femap

[androskv 28]

Здравствуйте.

Возникла необходимость посчитать конструкцию на устойчивость. Выбирал где посчитать в WB или FEMAP. Проверил обе программы на простейшем примере – защемленная балка. Результаты в обеих программа практически совпали и совпали с результатом при расчете по классике (что в принципе было и ожидаемо). И так как FEMAP мне более близок, то решено было сделать расчет в нем.

По прошествии энного времени, решил сравнить результаты, посчитав старую модель в WB. К удивлению полученные результаты по коэффициенту запаса линейной устойчивости в WB были примерно в 2,5 раза ниже, чем в FEMAP.

 

Чтобы разобраться, в чем же дело, сделал тестовую задачу – труба диаметром 200 мм, толщиной 30 мм, общей длиной 5600 мм с подготовленными тремя участками длиной 50 мм под закрепления.

Размер элементов был принят 10 мм, тип элементов линейные 8-ми узловые для Solid модели и 4-ех узловые для Plate модели.

Короткие цилиндрические участки имеют закрепления только в горизонтальной плоскости Tx и Ty; нижняя плоскость имеет вертикальное закрепление Tz и закрепление от вращения Rz; к верхней плоскости приложена сила 10.000 Н.

 

Расчет в WB проведен для следующих типов моделей:

– объемная модель, детали объединены в общий Part;

– объемная модель, детали объединены при помощи контакта Bonded;

– объемная модель, детали объединены при помощи Joint (Fixet);

– оболочечная модель, детали объединены в общий Part;

– балочная модель.

 

Параллельно данные модели были продублированы в FEMAP с тем же разбиение, типом элементов, приложением нагрузки и типами закреплений.

 

1. Результаты объемная модель, детали объединены в общий Part

2. Результаты объемная модель, детали объединены при помощи контакта Bonded

3. Результаты оболочечная модель, детали объединены в общий Part

4. Результаты балочная модель

Итоговая сравнительная таблица

 

Тип модели	Коэффициент запаса по устойчивости (линейный)
	WB	FEMAP	Увеличение
Solid делати в Part	1472,6	3677,6	2,49
Solid детали Bonded	1472,6	3677,3	2,49
Solid детали Joint (Fixet)	1450,8	–	–
Plate	1442,8	3861,4	2,67
Bar	1544,4	3483,4	2,25

 

Ну и собственно закономерный вопрос, из-за чего может быть такая разница? Грешу на то, что со всеми настройками WB не дружу и что-то мог не то включить или выключить. Поэтому прилагаю модели (*.mechdat). Единственное где закралась неточность, то это в модуле упругости (проглядел) в WB E=2*10^5 МПа, в FEMAP – E=2.03*10^5 МПа. Но такая неточность не может дать полученного расхождения, так что буду думать дальше. Ну а пока я в полной растерянности.

 

Если у кого есть идеи на этот счет, буду признателен за любую помощь.

 

ansys_solid_part

ansys_solid_bonded

ansys_solid_joint

ansys_plate

ansys_bar

Изменено 18 сентября 2017 пользователем androskv

[Nikon6260 20]

У Вас в FEMAP почему-то амплитуды двух половинок сильно разные. В FEMAP концы ещё похоже почти не поворачиваются.

Может ещё есть разница в линейных размерах между wb и FEMAP?

[androskv 28]

Только что, Nikon6260 сказал:

В FEMAP концы ещё похоже почти не поворачиваются.

Возможно в этом и есть основная проблема. В WB при использовании закрепления Remote Displacement установлена по умолчанию опция Behavior - Deformable. Возможно при установке вместо Deformable - Rigid изменит ситуацию, т.к. мне действительно не нужно податливое закрепление (то что и реализовано в FEMAP). Проверю этот вариант в WB завтра.

 

Только что, Nikon6260 сказал:

Может ещё есть разница в линейных размерах между wb и FEMAP

Геометрия импортировалась в программы одна и та же. Как один из вариантов проверки единиц измерения - взвешивал модели в WB и в FEMAP, массы совпадали.

Только что, Nikon6260 сказал:

У Вас в FEMAP почему-то амплитуды двух половинок сильно разные.

Если настройка Remote Displacement изменит ситуацию, то думаю и амплитуды выравняются.

Изменено 18 сентября 2017 пользователем androskv

[Борман 2 389]

Да понятно, что основная проблема в этом...

1 час назад, Nikon6260 сказал:

FEMAP концы ещё похоже почти не поворачиваются.

Дальше можно не думать.

[androskv 28]

Все получилось. Изменив закрепления, запасы в WB и FEMAP выровнялись. Спасибо.

Для выравнивания в место закрепления Remote Displacement, использовал Displacement или Cylindrical Support. Изменение в опции Behavior в Remote Displacement на Rigid ненамного повысило коэффициент запаса устойчивости.

 

 

Получается, в моем случае Remote Displacement даже с опцией Rigid  не становится эквивалентным жесткому закреплению Displacement (при приложении к цилиндрической поверхности)? Все равно образуется некий шарнир из жестких связей (скорее всего аналог RBE2) с центром на оси трубы, пусть даже с чуть большей жесткостью чем был. Поправьте меня если я ошибаюсь.

[soklakov 1 479]

1 час назад, androskv сказал:

Получается, в моем случае Remote Displacement даже с опцией Rigid  не становится эквивалентным жесткому закреплению Displacement (при приложении к цилиндрической поверхности)?

Если закреплять повороты, то не полуачется.

[piden 2 874]

1 hour ago, androskv said:

Получается, в моем случае Remote Displacement даже с опцией Rigid  не становится эквивалентным жесткому закреплению Displacement....

Я не понял вопроса, но понял, что есть проблемы с пониманием опции Rigid / Deformable. Итак:

Rigid = RBE2

Deformable = RBE3.

 

Remote Displacement[x=0, y=0, z=0, rotations = free] == Displacement[x=0, y=0, z=0] для элементов, где есть поворотные DOF в узлах.

Remote Displacement[x=0, y=0, z=0, rotx=0, roty=0, rotz=0] == Fixed

 

PS когда вижу кириллицу в названиях ГУ / материалов в англоязычном cae-пакете, у меня начинается тремор))

 

[androskv 28]

3 часа назад, piden сказал:

Я не понял вопроса, но понял, что есть проблемы с пониманием

Да, с этим есть пока затруднения.

Я пытался выяснить, почему Remote Displacement с фиксацией Tx и Ty (хоть с Deformable хоть с Rigid) ведет себя не так как Displacement с той же фиксацией Tx и Ty. Я считал что закрепление Remote Displacement есть как бы более расширенный и универсальный вид закрепления, который в частном случае может быть сведен к любому виду закрепления. Так, например, если я в Remote Displacement фиксирую только перемещения Tx и Ty, то я считал что это то же самое если бы я применил Displacement с такой же фиксацией Tx и Ty.

 

Для себя я пока определился так:

1. Remote Displacement при указании на цилиндрическую поверхность создает RBE2 или RBE3 с центральным узлом на оси трубы, который связан с узлами на цилиндрической поверхности. В результате при нагружении относительно этого центра происходит перемещение узлов закрепленной цилиндрической поверхности.

2 Displacement добавляет закрепления для каждого узла непосредственно на самой цилиндрической поверхности. В результате, такого эффекта как с Remote Displacement не наблюдается.

Изменено 19 сентября 2017 пользователем androskv