Температурные деформации

[t44f 0]

Бочка 35 литров. Толщина 1.5 мм
ГУ: вакуум, температура 4К.
Материл: АМг6
На вакуум все норм, 56 МПа.
вожу в солиде ГУ 4К на все грани
Результат 806 МПА. Делаю толщину стенок больше в 5 раз, напряжение на стенках не меняется. Объясните пожалуйста что делать с такой конструкцией и долго ли протянет при таком тепловом режиме.

[karachun 2 038]

выложите модель и вам помогут

[AlexKaz 1 843]

Включили нелинейность в настройках решателя?

В настройках == "большие перемещения".

4 часа назад, t44f сказал:

долго ли протянет при таком тепловом режиме.

Это скорее вопрос к опыту из литературы по расчётам сосудов и аппаратов при криогенных температурах.

Указанный предел текучести - для температуры 4 Кельвина?

И модуль Юнга температурозависим.

 

[t44f 0]

https://yadi.sk/d/hCho-FGE3Q8592

[soklakov 1 479]

6 часов назад, t44f сказал:

Делаю толщину стенок больше в 5 раз, напряжение на стенках не меняется.

Представьте, что стержень зажат по концам. Вы его охладили. Он пытается уменьшиться в длине, но Вы ему не даете. В нем возникают напряжения: он  напрягается из-за того, что Вы ему мешаете.

Эти напряжения зависят от того, насколько изменилась температура и каков коэффициент линейного расширения материала. Всё. От площади поперечного сечения стержня напряжения не зависят.

Изменено 28 ноября 2017 пользователем soklakov

[karachun 2 038]

Да и модель у Вас в основном синяя, нет там 800 МПа.

И модель у Вас из оболочек, а температура скорее всего разная снаружи и внутри резервуара - оболочками учесть разную температуру по толщине не получиться, а значит и напряжений не найти.

Если модель жестко не ограничивать, то для одного материала и напряжений не будет - все части будут расширяться и сужаться совместно.

А если есть распределение температур, то его нужно сперва посчитать тепловым расчетом.

Это все гадание по скриншоту, для тех у кого нет SW или кто не умеет в нем считать - можете описать более подробно граничные условия - в задаче и что вы от этого хотите получить и как Ваша модель должна себя вести в реальной жизни. Мне по крайней мере кажется, что сама задача поставлена не совсем правильно.

[t44f 0]

13 часа назад, karachun сказал:

Да и модель у Вас в основном синяя, нет там 800 МПа.

И модель у Вас из оболочек, а температура скорее всего разная снаружи и внутри резервуара - оболочками учесть разную температуру по толщине не получиться, а значит и напряжений не найти.

Если модель жестко не ограничивать, то для одного материала и напряжений не будет - все части будут расширяться и сужаться совместно.

А если есть распределение температур, то его нужно сперва посчитать тепловым расчетом.

Это все гадание по скриншоту, для тех у кого нет SW или кто не умеет в нем считать - можете описать более подробно граничные условия - в задаче и что вы от этого хотите получить и как Ваша модель должна себя вести в реальной жизни. Мне по крайней мере кажется, что сама задача поставлена не совсем правильно.

Температурное поле равномерно по всей детали. Из слов soklakova я понял, что напряжение возникает  в данном случае за счет  ограничения возможности теплового сжатия одной части тела другой.

[karachun 2 038]

Если деталь не закреплена - например лежит в морозильной камере, то и термических напряжений в ней не будет при любой температуре.

Если деталь закреплена податливо - например через сильфоны и гибкие опоры и диафрагмы, то термические напряжения будут невелики и ими можно будет пренебречь.

И только если Ваша деталь жестко заделана,тогда напряжения будут значительны в зависимости от способа крепления напряжена будет вся деталь или только область около креплений.

 

[AlexKaz 1 843]

2 часа назад, karachun сказал:

Если деталь не закреплена - например лежит в морозильной камере, то и термических напряжений в ней не будет при любой температуре.

Если взять кубик и провести сначала тепловой расчёт, затем на прочность - напряжения будут, т.к. тело трёхмерное. А в одномерных телах да, напряжений не будет. Закинул бы скриншоты, но удалил ANSYS, а в другом софте модель строить дольше.

[soklakov 1 479]

47 минут назад, AlexKaz сказал:

Закинул бы скриншоты, но удалил ANSYS, а в другом софте модель строить дольше.

В цитатник)

[karachun 2 038]

1 час назад, AlexKaz сказал:

Если взять кубик и провести сначала тепловой расчёт, затем на прочность - напряжения будут, т.к. тело трёхмерное. А в одномерных телах да, напряжений не будет. Закинул бы скриншоты, но удалил ANSYS, а в другом софте модель строить дольше.

Тут ключевое условие - температура во всем обьеме тела одинакова, тепловой расчет проводить не нужно.

Закрепил кубик плоскостями симметрии, как в теме про закрепление кубика, приложил ко всему кубу температурный перепад 100 град, альфа 0,0001 или 0,00001 - вообщем круглое значение, сторона куба - 1м, материал сталь.

Куб равномерно раздался во все стороны, удлинение стороны - 1мм, напряжения на уровне ошибки округления.

Кубик в настране  

Hide  

[AlexKaz 1 843]

Блин, спустился с небес на землю... Читал про телескоп, и автоматом представил кубик линейным размером с Землю, где эффекты притяжения сказываются на геометрии... Сорри.

[piden 2 874]

On 11/28/2017 at 10:42 AM, t44f said:

Бочка 35 литров. Толщина 1.5 мм
ГУ: вакуум, температура 4К.

Бочка на орбите что-ли? Туда обычно пустые не запускают)

21 hours ago, karachun said:

И модель у Вас из оболочек

Судя по скрину, там все тетрами покрошено..

По поводу ГУ и описания задачи полностью поддерживаю)

Файл выложен, но там SW2017 или новее. Не знаю, кто тут такое откроет..

 

[karachun 2 038]

Мы отдаляемся от задачи@t44f

Как у Вас закреплена модель?

Если за концы труб, которые уходят влево, то возможно для бака ничего и не будет - трубы чуть-чуть изогнуться, а в местах закреплений результаты все равно будут не реалистичными.

Если и сам бак в нескольких местах жестко зафиксирован - то другое дело.

И еще по нагрузкам - для расчета термических напряжений нужно либо неравномерное поле температур - но его у Вас нет, либо температура до - начальные условия расчета и температура после - это уже температурная нагрузка, которую Вы задали. И если мы не учитываем зависимость свойств от температуры, то нам без разницы охлаждать деталь с 273К до 4К или с 269 до 0, важна сама дельта Т. И по скриншоту мне кажется, что вы приложили температуру не ко всем узлам модели, по этому там такая мозаика - в одном узле 4К а в другом наверное комнатная - вот модель так и коробит. Будет лучше всего, если Вы приложите нагрузку ко всем узлам конечно-элементной модели (если это позволяет солид), ну или приложите к обьемам, телам, деталям вообщем ко всему телу.

И раз уж Вы говорите, что у Вас напряжения 800 МПа, то покажите где они, судя по скрину напряжения меньше предела текучести и несмотря на то, что расчет выполнен с ошибками - бак не должен развалиться.

както так

Изменено 29 ноября 2017 пользователем karachun

[soklakov 1 479]

1 минуту назад, karachun сказал:

Мы отдаляемся от задачи@t44f

потому что его нет

[piden 2 874]

4 minutes ago, karachun said:

И по скриншоту мне кажется, что вы приложили температуру не ко всем узлам модели, по этому там такая мозаика - в одном узле 4К а в другом наверное комнатная

On 11/28/2017 at 10:42 AM, t44f said:

вожу в солиде ГУ 4К на все грани

Так и есть))

 

В SW подвох - чтобы приложить T на все узлы тела, нужно сначала фильтр для твердых тел выбрать. Иначе только на грани прикладывается)

 

Я думаю, что @karachun  уже все огрехи модели угадал. Вот только есть вероятность, что ТС этих советов не поймет)

[soklakov 1 479]

16 часов назад, piden сказал:

Я думаю, что @karachun  уже все огрехи модели угадал. Вот только есть вероятность, что ТС этих советов не поймет)

+1

[t44f 0]

Спасибо всем за помощь в решение данного вопроса.

Самое главное выяснил, что при охлаждение, каким бы сложным не было тело, если температурное поле равномерно, температурные деформации отсутствует.

Что касается солида, я сделал вывод о том что температура прикладывается к граням, т.е. внутри тело 300К, а на поверхности резкий скачок до 4К.

Куб 100х100х100 с температурой 4К на гранях

[soklakov 1 479]

В 02.12.2017 в 14:47, t44f сказал:

если температурное поле равномерно, температурные деформации отсутствует.

Неверное утверждение) Деформации есть. Напряжений нет. И их(напряжений) нет, только если нет закреплений. Если температурные деформации стеснены, возникают термомеханические напряжения.

[karachun 2 038]

В общем получается:

- стальной болт равномерно нагревается/охлаждается в невесомости - деформации есть, напряжений нет;

- стальной болт жестко зажат за какие-то части и равномерно нагревается/охлаждается - деформации есть везде, кроме мест закреплений, напряжения есть везде;

- стальной болт неравномерно нагревается/охлаждается в невесомости - деформации есть, напряжения есть;

- на стальной болт накручена медная гайка и это все  равномерно нагревается/охлаждается в невесомости - надо смотреть - изменение температуры в одну сторону - зазоры увеличиваются, в другую - уменьшаются, там и контакты будут - в общем случае можно считать что там будут и деформации и напряжения и что необходим расчет;

- на стальной болт накручена и потом заварена в одно целое медная гайка и это все  равномерно нагревается/охлаждается в невесомости - будут и напряжения и деформации.

В реальных конструкциях предусматривают меры для борьбы с термическими деформациями - дают конструкции в одном направлении возможность "гулять": П-образные изгибы труб на газопроводах, сильфонные переходники и прочее.

Посчитайте незакрепленную конструкцию, удерживая ее слабыми пружинами или как это делается в SW, если у Вас получаться околонулевые напряжения - положим не более 1000 Па для перепада температур 100 град и свойств реальной стали, то Вы приложили нагрузки правильно. На модели кубика напряжения очень большие. Как научитесь правильно прикладывать температуру, тогда и переходите к расчету. Как правильно прикладывать температуру объяснил @piden в 16 посте. Ну или выложите здесь свой файл (можно тестовый с кубиком - если геометрия секретная) и я думаю Вам помогут.

З.Ы. Вот что бывает, когда не учитывают перепад температуры)

Рельсы  

Hide