Вопрос новичка. Правильная постановка задачи.

[Albero 3]

Добрый день, друзья!

 

Не имею практически никакого опыта в моделировании сжатия полимеров. У меня немного иная специализация. Прошу вашей помощи, помогите разобраться.

 

В приложении Assembly 02.stp находится сборка, которую нужно испытать. На картинке я попытался объяснить суть задачи. Между двумя стальными деталями зажато фторсиликоновое уплотнение. При воздействии силы 1 и силы 2 происходит сжатие и выдавливание уплотнения в сторону изолированного кабеля внутри сборки. Необходимо определить максимальную силу сжатия, при которой не произойдёт пластической деформации резиновой изоляции кабеля. Всяческие силы трения учитывать не нужно, поскольку особая точность не нужна.

 

Я уверен, что задача тривиальная. Но у меня есть опыт лишь с расчетами металлоконструкций, да и то совсем небольшой. Поясните, пожалуйста, новичку эти вопросы:

 

1. Погуглив, я узнал, что материалы типа резины сильно отличаются от "обычных" материалов и задаются через другие коэффициенты. Какие характеристики должны быть заданы для текущей задачи?

2. В каком программном продукте будет проще решить текущую задачу? Я работал с Inventor и NX.

 

Я могу, конечно, все эти вопросы разобрать сам, но у меня на это может уйти пара недель. А ответ для вас может быть очевиден и лежать на поверхности. Буду весьма признателен за соответствующую литературу или хотя бы за "направляющий пинок" по полезной ссылке.

[piden 2 874]

3 minutes ago, Albero said:

Необходимо определить максимальную силу сжатия, при которой не произойдёт пластической деформации резиновой изоляции кабеля.

С учетом того, что резины обычно моделируются как эластичный материал, эта будет нетривиальная задача) Придется придумать пластическую модель поведения для резиновой изоляции кабеля)

 

Или пластически деформируется уже все-таки металл внутри изоляции? Стоит уточнить постановку задачи

По поводу моделей резины: тут прямо перед этой тема есть про фланцевое уплотнение)

[Albero 3]

Только что, piden сказал:

С учетом того, что резины обычно моделируются как эластичный материал, эта будет нетривиальная задача) Придется придумать пластическую модель поведения для резиновой изоляции кабеля)

 

Или пластически деформируется уже все-таки металл внутри изоляции? Стоит уточнить постановку задачи

По поводу моделей резины: тут прямо перед этой тема есть про фланцевое уплотнение)

Металлические части считаем недеформируемыми.

[piden 2 874]

Just now, Albero said:

Металлические части считаем недеформируемыми.

Всё страньше и страньше! — вскричала Алиса..

[ANT0N1DZE 178]

Очень интересны практические случаи возникновения пластики в резине. Есть на примете?

[piden 2 874]

1 minute ago, ANT0N1DZE said:

интересны практические случаи возникновения пластики в резине. Есть на примете?

Скорее всего тут сугубо практическая постановка вопроса: чтобы не оставались на проводах следы от зажима после снятия нагрузки. Товарный вид, все дела..

 

А пластика это или нет - уже вопрос другой..

[Albero 3]

Только что, piden сказал:

Скорее всего тут сугубо практическая постановка вопроса: чтобы не оставались на проводах следы от зажима после снятия нагрузки. Товарный вид, все дела..

 

А пластика это или нет - уже вопрос другой..

Да, Вы правильно поняли. Вопрос чисто практический.

[ANT0N1DZE 178]

@Albero Можете начать решать осесимметричную задачу. Но если у вас нет характеристик материала, то лучше начать с поисков или опытов, как больше нравится

[piden 2 874]

Just now, ANT0N1DZE said:

то лучше начать с поисков или опытов

Ну тогда и продолжение вопроса: какую модель материала применять? Какие опыты ставить?

 

Пока задумался: следы на изоляции кабелей - это пластика или вискоэластика?

[Albero 3]

32 минуты назад, ANT0N1DZE сказал:

@Albero Можете начать решать осесимметричную задачу. Но если у вас нет характеристик материала, то лучше начать с поисков или опытов, как больше нравится

Какие характеристики материала нужно определить? У нас есть образцы материала, проведение опытов само собой напрашивается.

[ANT0N1DZE 178]

1 час назад, Albero сказал:

Какие характеристики

Так вы сначала почитайте про модели материалов для резины, и, возможно, вопрос отпадет сам собой

[Fedor 1 597]

5 часов назад, ANT0N1DZE сказал:

Очень интересны практические случаи возникновения пластики в резине. Есть на примете?

Есть. Жевательная резинка :)

 

Цитата

Модуль упругости E=1-10 МПа при малых деформациях, коэффициент Пуассона μ=0,4-0,5, соотношение модуля упругости E и модуля сдвига G следующее E=3G.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Резина  

Изменено 1 декабря 2017 пользователем Fedor

[soklakov 1 475]

В 01.12.2017 в 15:59, piden сказал:

Пока задумался: следы на изоляции кабелей - это пластика или вискоэластика?

Пластика.

В 01.12.2017 в 16:33, Albero сказал:

Какие характеристики материала нужно определить?

Либо выдерживаемое усилие на разрыв, либо на смятие. А лучше и то и другое, представленное диаграммой напряжение-деформация.

В 01.12.2017 в 15:59, piden сказал:

какую модель материала применять?

Посмотрев на диаграмму сигма-эпсилон и прикинув ожидаемые деформации на линейном расчете, можно выбрать модель материала. Пластичную, взякую, гиперупругую, с гистерезисом или без - море возможностей.

Если есть остаточная деформация - важна именно пластика.

Если есть разница от скорости деформирования - важна вязкость.

Если деформации  огромны - придется учесть гиперэластик.

Если нужна малоцикловая усталость, придется поставить эксперимент на гистерезис или около того.

Есть вариант, что материал упругий, но вязкий настолько, что со временем таки пластически деформируется. Это чаще называют ползучесть. Думаю, здесь  не этот случай.

[soklakov 1 475]

Вместо фторопласта у меня линейно-упругий полиэтилен, но, скорее всего, этого достаточно.

Резину взял гиперупругую. Можно по контактному давлению и допускаемому контактному напряжению прикидывать, останутся ли вмятины. Тогда даже пластику в модель заводить не придется. Но там уж по фанатзии и требованию сходимости с экспериментом.

И скругление добавил еще.

И да, осесимметричная постановка, вот это вот всё, что выше писали.

В 01.12.2017 в 16:33, Albero сказал:

У нас есть образцы материала, проведение опытов само собой напрашивается.

Проводите) рассказывайте

 

Изменено 12 декабря 2017 пользователем soklakov

[karachun 2 038]

В этих темах обсуждаются подобные вопросы. Там вы сможете для начала скачать примеры в воркбенче и классике.

http://cccp3d.ru/topic/86512-контактная-задача/

http://cccp3d.ru/topic/86970-решение-контактной-задачи-с-fluid-pressure-penetration-в-воркбенче/

Это не совсем то, что вам нужно и материалы там другие, но для начала подойдет. Можно сперва отработать моделирование без реальных свойств вашего материала, и потом все будет упираться в определение свойств фторопласта(ну и в конце концов в деньги - насколько эта часть в вашей компетенции).

На сайте https://polymerfem.com/ можно найти данные испытаний разных полимеров и там есть много тем по методике испытаний, анализу результатов (форум на английском).

[karachun 2 038]

Еще можно зная твердость полимера по Шору получить значения коэффициентов в Нео-Гуковской модели.

По этой ссылке находится документ, в котором есть формулы для получения модуля упругости полимера Е (условной) от твердости по Шору.

http://www.dowcorning.com/content/publishedlit/11-3716-01_durometer-hardness-for-silicones.pdf

Потом из Е приняв коэффициент Пуассона nu~0,5 как для упругого материала можно получить модуль сдвига G=E/2/(1+nu).

Теперь можно найти коэффициент С10=G/2 для неогуковской модели и парамнтр несжимаемости D=(1-2*nu)/C10. Вот эти два к-та C10 и D и используются в ансисе.

Источник:

https://polymerfem.com/forum/polymerfem-downloads/general-hyperelastic-models/1237-linear-elastic-hyperelastic-coefficient-conversion

Но это только тестовая модель, свойства Вашего материала могкт сильно отличаться.

Изменено 12 декабря 2017 пользователем karachun