Интерпретация результатов расчета крюка

[derder 2]

Добрый день!

 

Подскажите как интерпретировать результаты следующего расчёта.

Крюк 9А по ГОСТ 6627-74 ожидает испытание на предельную нагрузку, равную для данного крюка 68000 Н. При этом деталь считается выдержавшей испытание, если при предельной нагрузке она не разрушилась. Согласно техническим требованиям на крюк по ГОСТ 2105-75 предел текучести составляет 250 МПа, а временное сопротивление разрыву равно 420 МПа. 

 

Нагружаю крюк в SolidWorks Simulation  и получаю следующие результаты приведенные на рисунках. Так же прилагаю модель в формате STEP.

Вопрос собственно какой. Видно что напряжения на некоторых участках достигают 800 МПа, что явно превышает и предел текучести и предел прочности, но как это правильно трактовать с точки зрения произойдет разрушение или нет. У меня есть подозрения, что как такого разрушения не произойдет, так как в сердцевине крюка есть области где напряжения ниже предела текучести. Соответственно в тех зонах где предел текучести будет превышен металл пластически деформируется и напряжения распределятся как-то иначе. Начнут расти напряжения в сердцевине. Такие мои обывательские рассуждения на этот счёт. Подскажите как оно примерно будет. И как вообще трактовать подобные случаи, когда при расчёте возникают локальные зоны, где напряжения превышают предел текучести (Такие ситуации возникают у меня постоянно и честно говоря хотелось бы как-то уже определиться, как с этим жить.). Однозначно ли появления таких участков ведет к разрушению или это предмет особого рассмотрения. На что опирается опытный инженер-расчётчик когда сталкивается с подобными ситуациями? Заранее спасибо!

ЭКСП.03.000.001.zip

Изменено 16 апреля 2019 пользователем derder

[karachun 2 038]

Это линейный анализ? Если да, то включите пластику, 800 МПа уже не будет, но сейчас у Вас треть сечения за пределом текучести, с пластикой потечет еще большая часть.

[soklakov 1 485]

7 часов назад, derder сказал:

У меня есть подозрения, что как такого разрушения не произойдет, так как в сердцевине крюка есть области где напряжения ниже предела текучести.

 

7 часов назад, derder сказал:

Согласно техническим требованиям на крюк по ГОСТ 2105-75 предел текучести составляет 250 МПа, а временное сопротивление разрыву равно 420 МПа

Нужен еще коэффициент запаса или сразу допускаемые напряжения. Но это ж крюк! Допускаемые напряжения наверняка ниже предела текучести, какой бы ГОСТ ни взяли. Так что крюк совершенно нельзя использовать при таких нагрузках. А то, что он может выдержать однократное нагружение и не разделиться на две части - еще не повод его так эксплуатировать.

И вообще, в качестве допускаемых здесь может стоит предел усталости взять)

7 часов назад, derder сказал:

И как вообще трактовать подобные случаи, когда при расчёте возникают локальные зоны, где напряжения превышают предел текучести (Такие ситуации возникают у меня постоянно и честно говоря хотелось бы как-то уже определиться, как с этим жить.).

на ваших картинках самые что ни на есть primary stress. они вовсе не локальны, занимают не мало места, а напротив - очень много.

и даже не в объеме дело: у вас изгиб криволиненой балки, максимальный момент в середине - эти напряжения и аналитически посчитать можно, можно было бы даже перейти к расчету по предельному состоянию, но вряд ли крюк одноразовый. в общем, покажите других случаев, когда по вашему мнению напряжения локальны. ведь иногда и правда можно игнорировать. но это не тот случай.

[vasyam 483]

 

7 часов назад, derder сказал:

Крюк 9А по ГОСТ 6627-74 ожидает испытание на предельную нагрузку, равную для данного крюка 68000 Н

Так у него же 2,5 тонны наибольшая грузоподьемность. Испытания наибольшая грузоподьемность +25%. Итого получается 31250 Н. 

[jtok 857]

8 часов назад, derder сказал:

И как вообще трактовать подобные случаи, когда при расчёте возникают локальные зоны, где напряжения превышают предел текучести (Такие ситуации возникают у меня постоянно и честно говоря хотелось бы как-то уже определиться, как с этим жить.)

Считайте в нелинейной постановке с учетом пластичности (текучести) стали.

[ДОБРЯК 615]

1 минуту назад, jtok сказал:

Считайте в нелинейной постановке с учетом пластичности (текучести) стали.

Зачем крюк считать с учетом пластичности (тем более текучести:)  ) стали? ))

 

[derder 2]

Всем спасибо за ответы.

 

Вижу что необходимо еще немного пояснить условия. Нагрузка будет 68000 Н это факт. После испытания предельной нагрузкой крюк будет выброшен. Интересует произойдет ли разрушение. Нагрузка в 68000 Н является предельной, а никак не рабочей!

 

Кто-нибудь может сказать, судя по тем данным что выдал SolidWorks Simulation можно ли как-то спрогнозировать что будет происходить с крюком. Если этих данных недостаточно, то какие еще надо манипуляции провести? 

 

Про "включение пластичности" буду разбираться.

Изменено 17 апреля 2019 пользователем derder

[jtok 857]

Ваш крюк в нелинейной постановке (SW2014), модель материала - пластичность по Мизесу, приложение нагрузки по параболе (загрузка/разгрузка).

Примерный постпроцессинг (анализ цветных картинок) представлен ниже.

Перемещения 2.14мм, многовато:

Перемещения  

Hide  

Максимальные напряжения в середине времени нагружения предел текучести стали превышают почти в 2 раза, крюк очень хочет порваться:

Напряжения  

Hide  

Пластические деформации большие, почти 1%, крюк изогнется и обратно не вернется, работа за пределом упругости стали:

Пластические деформации  

Hide  

Для интереса достанем перемещения кончика крюка (узел 935):

Перемещение кончика  

Hide  

График показывает, что кончик крюка деформируется после снятия нагрузки на 1мм от первоначального положения.

Короче, в статике крючку кирдец.

Если бы в статике был не кирдец, то можно ещё на усталость посчитать - там точно кирдец.

 

Вывод: при 68000Н появляются пластические деформации, при однократном нагружении разрушения не будет.

При 34000Н сами посчитайте пожалуйста.

 

ЭКСП.03.000.001-нелин.zip

Изменено 17 апреля 2019 пользователем jtok

[derder 2]

Немного поразмышлял и судя по ответам понял что людям не хватает общей информации. Не знаю поможет она или нет, но написать мне не сложно.

 

Цель следующая - надо подобрать крюк, чтобы выполнялись два условия:

1) При нагрузке равной 34000Н не должно остаться пластической деформации.

2) При 68000Н не должно произойти разрушения. 

 

Подобные ситуации уже были и если следовать по аналогии мы бы взяли крюк 10А. В SolidWorks Simulation у этого крюка максимальные напряжения около 600 МПа, и это то же превышает предел текучести и предел прочности. Естественно зона этих напряжений меньше. В жизни эти крюки проходили подобные испытания. Соответственно у меня возник вопрос - а может крюк 9А то же выдержит? Как понять когда эти напряжения реально угрожают изделию, а когда они "рассосутся" по детали. Это какой-то процент от общего сечения? Зона? Размер зоны? 

@jtok большое спасибо. Не думал что кто-то готов тратить свое время на чужие проблемы :)

[jtok 857]

13 минуты назад, derder сказал:

Не думал что кто-то готов тратить свое время на чужие проблемы :)

Это реклама. Потом народ в личке начинает писать "куда слать деньги?", а это самый лучший вопрос для ушей человеческих.

Ну и потом - мы же самый доброжелательный инженерный форум рунета, как не помочь.

Изменено 17 апреля 2019 пользователем jtok

[ДОБРЯК 615]

11 минуту назад, derder сказал:

Цель следующая - надо подобрать крюк, чтобы выполнялись два условия:

1) При нагрузке равной 34000Н не должно остаться пластической деформации.

2) При 68000Н не должно произойти разрушения. 

 

Так вам же сразу сказали, что крюк работает в линейной зоне.

Это означает, что нагрузка не может быть больше 34000Н. 

[soklakov 1 485]

5 часов назад, derder сказал:

1) При нагрузке равной 34000Н не должно остаться пластической деформации.

 

5 часов назад, derder сказал:

В жизни эти крюки проходили подобные испытания.

вопрос критерия на остаточную деформацию.

5 часов назад, derder сказал:

В SolidWorks Simulation у этого крюка максимальные напряжения около 600 МПа, и это то же превышает предел текучести и предел прочности.

то есть пластические дфеормации будут. но небольшие. как в испытаниях проверяется отсутствие пластической деформации? какова точность измерений?

5 часов назад, derder сказал:

SolidWorks Simulation можно ли как-то спрогнозировать что будет происходить с крюком. Если этих данных недостаточно, то какие еще надо манипуляции провести? 

Про "включение пластичности" буду разбираться.

включение пластичности и задание кривой напряжения-деформации и есть то, что помогает спрогнозировать поведение крюка. Вы на верном пути)

Осталось еще добыть кривую, да с учетом термооработки) первая попавшаяся из справки - может совсем не подходить, даже если марка стали совпадает, ибо термообработка.

чтобы попасть совсем точно, придется смоделировать закалку - тепловую часть задачи. отталкиваясь от тепловой истории получаем фозавое распределение по пространству. дальше каждой фазе раздается своя кривая и вперед!

только это того не стоит, не правда ли?

достаточно расчетов с упруго-пластической моделью. с неточностью можно и смириться.

[soklakov 1 485]

5 часов назад, derder сказал:

Соответственно у меня возник вопрос - а может крюк 9А то же выдержит?

если ввести строгий критерий на остаточную деформацию при 34 кН, то Вы таки сможете провести границу в крюках.

наверное, он даже введен. Вы просто пока не все рассказали. а еще возможно, что средства измерения не дают нужной точности.

и это еще все при условии, что результаты расчетов, которые озвучены  верны (хотя это похоже на правду).

5 часов назад, derder сказал:

Как понять когда эти напряжения реально угрожают изделию, а когда они "рассосутся" по детали. Это какой-то процент от общего сечения? Зона? Размер зоны?

@Борман, мне кажется, этот вопрос надо увековечить)

[Skinwalker 163]

На крюк обычно стропы накидывают. Вы местные напряжения в местах их контактов с крюком учитывали (раз уж решили крюк гонять в запредельных нагрузках)? И допуска внимательно гляньте на размеры, там в минус есть много где, конечно, немного, но все же в минус.

Для крючка 9 почти семь тонн, при рекомендованных 2.5 при легких режимах...Зачем вам это? 

Наконец, крюк, как и любая другая вещь, подчиняется законам статистики (плавка, термообработка, состояние кузнеца...)

Изменено 17 апреля 2019 пользователем Skinwalker

[soklakov 1 485]

12 минуты назад, Skinwalker сказал:

Вы местные напряжения в местах их контактов с крюком учитывали (раз уж решили крюк гонять в запредельных нагрузках)?

это лишнее) Сен-Венан одобряет.

[Skinwalker 163]

Только что, soklakov сказал:

это лишнее) Сен-Венан одобряет.

Может быть...как стропаль там наворотил 

[AlexKaz 1 851]

9 часов назад, derder сказал:

В жизни эти крюки проходили подобные испытания. Соответственно у меня возник вопрос - а может крюк 9А то же выдержит?

Если вся аргументация в постах выше не помогла, то если вдруг выживите, встав на испытании крюка 9А под груз, - расскажите нам.

 

Вам о чем нибудь говорит словосочетание "коэффициент динамичности", ну и "коэффициент запаса" рядышком?

Изменено 17 апреля 2019 пользователем AlexKaz

[Skinwalker 163]

Только что, AlexKaz сказал:

то если вдруг выживите,

По ст. 109 УК до 4 лет (по 3 части). Зачем так уж пессимистично?

[soklakov 1 485]

7 часов назад, derder сказал:

Как понять когда эти напряжения реально угрожают изделию, а когда они "рассосутся" по детали.

предельное состояние - пластический шарнир.

17 минут назад, Skinwalker сказал:

Может быть...как стропаль там наворотил

силюсь придумать, как можно было бы строповкой принципиально изменить ситуацию. есть эскиз?

7 часов назад, derder сказал:

Размер зоны? 

 

[Борман 2 397]

3 часа назад, soklakov сказал:

@Борман, мне кажется, этот вопрос надо увековечить)

"Процент" - это фишка космоса. Я уже не первый раз такое вижу. Даже в официальных отчетах. Будем снисходительны.

Короче.. открыл для себя эту штуку http://arduino.ru/ и полностью выпал из реальности. В голове куча прикольных идей. Если бы у меня в школе была такая, и была бы алибаба, то я бы, без преувеличения, вырос другим человеком. Это то, чего мне не хватало в данный момент моего бытия.

 

Но форум рулит.. не пропадаю, но и не скучаю :)

Алюминь.