Гайка под внутренним давлением

[Protos 7]

Добрый день!

 

Моя задача - смоделировать гайку, которая держит крышку изделия, которая в свою очередь находится под внутренним гидравлическим давлением без использования дополнительных ответных деталей, безусловно имея в виду, что данное упрощение скажется на точности рассчета.

Но это не должно быть проблема, т.к. конечная цель - сравнить разные геометрии гаек и выбрать наиболее жесткую, т.е. если граничные условия заданы более-менее адекватно, то важны не абсолютные значения, а разница в них.

Для этой задачи я приложил к одной из граней внутреннее давление 10 бар (красная поверхность), а к поверхности резьбы жесткую заделку (синяя поверхность).

Да, это не самое подходящее граничное условие и я буду рад, если вы мне подскажете какое условие было бы здесь более адекватным.

В результате расчета, в самом начале резьбы, возникают довольно большие напряжения. По большому счету, если они не сильно влияют на адекватность определения деформаций, то, даже, если они неправдоподобны, то я этим могу пренебречь. 

Хотелось бы услышать Ваше мнение, насколько адекватна данная картина напряжений и как можно с помощью граничных условий сделать распределение напряжений более адекватным.

Заранее благодарен.

Модель приложил.

Считаю в Инвенторе 2015, встроенная считалка

 

 

Nut.stp

Изменено 25 января 2018 пользователем Protos

[piden 2 874]

4 minutes ago, Protos said:

Для этой задачи я приложил к одной из граней внутреннее давление 10 бар (красная поверхность)

10 бар - это давление в сосуде, крышку которого призвана удерживать эта гайка?

5 minutes ago, Protos said:

По большому счету, если они не сильно влияют на адекватность определения деформаций, то, даже, если они неправдоподобны, то я этим могу пренебречь.

Перейти в 2д мысли не было?

[Protos 7]

2 минуты назад, piden сказал:

10 бар - это давление в сосуде, крышку которого призвана удерживать эта гайка?

Верно.

Изменено 25 января 2018 пользователем Protos

[piden 2 874]

14 minutes ago, Protos said:

Верно.

Это ответ на оба вопроса или только на первый?)

 

14 minutes ago, Protos said:

Верно.

Ок. Хотя это не сильно корректно - редактировать пост после того, как на него уже ответили

 

Про 2д я уже сказал. А теперь еще объявлю новый квест: кто укажет, где ошибка в ГУ с давлением в этой задаче?

 

Если этим "кто" станете вы, @Protos, я больше не буду подкалывать вас на почве

Quote

 

к.т.н. по спец. "обработка металлов давлением"
 

 

 

 

Изменено 25 января 2018 пользователем piden

[sloter 546]

1 час назад, Protos сказал:

В результате расчета, в самом начале резьбы, возникают довольно большие напряжения.

Смотря для чего (какого материала). Если вы (как это следует сделать) пересчитаете давление в усилие через площадь крышки и приложите его (усилие) к гайке, то напряжения будут в несколько раз больше. Качественно по скрину этот пик очень похож на результат сингулярности, связанной с тем, что модель не подготовлена к расчёту. И пугаться его пока пока не стоит.

Изменено 25 января 2018 пользователем sloter

[piden 2 874]

@sloter WINS!

[vasillevich68 699]

10 минут назад, sloter сказал:

пересчитаете давление в усилие через площадь крышки

и наверное надо добавить усилие затяжки

[piden 2 874]

1 minute ago, vasillevich68 said:

и наверное надо добавить усилие затяжки

+1

И усилие затяжки, скорее всего, придется высчитывать из момента затяжки и угла винтовой линии резьбы..

[Protos 7]

5 минут назад, sloter сказал:

Смотря для чего (какого материала).

Полимер. Предел прочности 100 МПа, Модуль упругости 8 ГПа. 

 

8 минут назад, sloter сказал:

Если вы (как это следует сделать) пересчитаете давление в усилие через площадь крышки

Какую площадь вы порекомендовали бы взять за основу? Площадь контакта крышки с гайкой, выделенную красным?

13 минуты назад, sloter сказал:

то напряжения будут в несколько раз больше.

изменятнся как минимум, думаю. А вот изменится ли картина их распределения, если действующее усилие станет большим? Сомневаюсь.

15 минут назад, sloter сказал:

Качественно по скрину этот пик очень похож на результат сингулярности, связанной с тем, что модель не подготовлена к расчёту.

Вы имеете в виду подготовку геометрии к расчету? Удаление маленьких граней и прочее?

 

9 минут назад, vasillevich68 сказал:

и наверное надо добавить усилие затяжки

У вас не будет случайно ссылки на пример применения усилия затяжки в подобной задаче? 

Заранее благодарен.

Как вы думаете, применение усилия затяжки изменит картину распределения напряжений?

[vasillevich68 699]

10 минут назад, Protos сказал:

Какую площадь вы порекомендовали бы взять за основу

Внутренний диаметр горловины, давление давит только  на эту площадь 

12 минуты назад, Protos сказал:

Как вы думаете, применение усилия затяжки изменит картину распределения напряжений?

крышку от канистры с оторванным верхом видели? а ведь в канистре давления теоретически нет

[Protos 7]

1 минуту назад, vasillevich68 сказал:

Внутренний диаметр горловины, давление давит только  на эту площадь 

Если речь идет о горловине крышки, т.е. о диаметре выходного отверстия, то крышка коническая и этот размер никак не связан с приведенным выше расчетом.

В моем случае гидравлическое давление жидкости в изделии давит на крышку, которая передает это давление на гайку по контактной поверхности выделенной красным.

[piden 2 874]

2 minutes ago, Protos said:

и этот размер никак не связан с приведенным выше расчетом.

Но это ведь мнение того, кто не понимает как связаны давление и сила ;)

2 minutes ago, Protos said:

В моем случае гидравлическое давление жидкости в изделии давит на крышку,

Привели бы рисунок своей горловины и крышки с гайкой - вам бы @vasillevich68 сразу подсказал, что делать.

[Protos 7]

1 час назад, Protos сказал:

Хотелось бы услышать Ваше мнение, насколько адекватна данная картина напряжений и как можно с помощью граничных условий сделать распределение напряжений более адекватным.

Уважаемые комментаторы, спасибо за Ваши предложения по поводу уточнения моей модели. Хотелось бы напомнить исходную задачу: не усложнить модель и не уточнить действующее усилие (хотя я вам за это очень благодарен и обязательно внесу это в модель), а оценить адекватность распределения напряжений и, в случае, если оно вам кажется неадекватным, как привести его к адекватному.

[vasillevich68 699]

2 минуты назад, Protos сказал:

В моем случае гидравлическое давление жидкости в изделии давит

Давление давит: в штуцер, нипель, крышку, не важно как оно называется, важно, что давит на площадь ограниченную диаметром контакта среды и площади 

31 минуту назад, Protos сказал:

пример применения усилия

полистайте эту книжку

[Protos 7]

13 минуты назад, vasillevich68 сказал:

Давление давит: в штуцер, нипель, крышку, не важно как оно называется, важно, что давит на площадь ограниченную диаметром контакта среды и площади 

Давайте, пока мы не заблудились в этом лесу объяснения геометрии на словах я приведу как выглядит сборка. Но тем не менее не будем забывать про пост комментарий номер 13.

И давайте еще раз попробуем прийти к единому мнению по поводу того на что давит давление.

 

Изменено 25 января 2018 пользователем Protos

[piden 2 874]

13 minutes ago, Protos said:

Хотелось бы услышать Ваше мнение,

Просто интересно: получиться ли у вас услышать? Попробуем.

13 minutes ago, Protos said:

насколько адекватна данная картина напряжений

Она неадекватна. @sloter прав, там сингулярность из-за сетки и жесткой заделки.

13 minutes ago, Protos said:

как можно с помощью граничных условий сделать распределение напряжений более адекватным.

Можно вместо жесткой заделки запретить перемещение узлов в осевом и радиальном направлении вдоль оси гайки. Можно ввести податливое основание. Можно пока вообще не рассматривать резьбу - неизвестно ведь с какой целью проводится расчет и что хотят переделывать в конструкции гайки.

 

Но одними ГУ дело не исправишь. Нужно строить адекватную сетку, а для этого, скорее всего, придется и переделывать / упрощать модель. Считать сектор или сечение, чтобы сетка была подъемной. Но для этого нужно понимать, что важно, а что нет, и вообще хорошо представлять методику расчета. Получаем замкнутый круг...

 

 

1 hour ago, Protos said:

т.к. конечная цель - сравнить разные геометрии гаек и выбрать наиболее жесткую

Приведите здесь эти гайки, вам самую жесткую без всяких расчетов выберут. Без шуток.

16 minutes ago, vasillevich68 said:

полистайте эту книжку

или этот форум)

Изменено 25 января 2018 пользователем piden

[ANT0N1DZE 178]

1 час назад, Protos сказал:

адекватность распределения напряжений

Так вам тут и пытаются сказать, что нет  никакой адекватности, по крайней мере судя по картинке.

Вообще, на сколько мне известно, то неадекватность уже начинается с момента выбора инвентора в качестве CAE

[Protos 7]

4 минуты назад, piden сказал:

Можно вместо жесткой заделки запретить перемещение узлов в осевом и радиальном направлении вдоль оси гайки.

Благодарю за Ваш ответ.  Правильно ли я Вас понял: Вы имеете в виду те же узлы, на которых я применил жесткую заделку? 

 

7 минут назад, piden сказал:

Нужно строить адекватную сетку, а для этого, скорее всего, придется и переделывать / упрощать модель.

Т.е. проверить имеются ли "лишние грани" и т.д.?

[piden 2 874]

1 minute ago, ANT0N1DZE said:

неадекватность уже начинается с момента выбора инвентора в качестве CAE

Не стоит. Все начинают с того, что под рукою

 

[ANT0N1DZE 178]

@piden Ну тогда уж можно было и на бумажке... но начинать можно с чего угодно.