Как упростить модель для расчета?

[jtok 814]

Есть проблема, соображать самому уже никак, прошу на симпозиум.

Есть корпус стальной, в нем давление 2-3 порядка атмосфер.

Статику успешно сделали, напряжения уехали за 1,5х предела упругости.

Анализ уже нелинейный, ищем где за пределом упругости участки.

Есть в корпусе отверстие, его надо заглушить заглушкой фланцевой, и болты-соединители чтоб были.

На общем виде синеньким - область контакта.

Общий вид  

Hide  

В анализе две контактных пары (нет проникновения), приведу одну, вторая рядом:

Контакт №1  

Hide  

В чем проблема - нелинейный анализ с контактом "нет проникновения" самый долгий:

Справка SWS  

Hide  

Я не могу дождаться завершения анализа. Он собирается считать на самой грубой сетке целый день а то и больше, а времени столько нет.

Комп I7-7700K, 16Gb и всего достаточно.

 

Чем, какой геометрией или какими ГУ можно заменить заглушку и шпильки (затянутые определенным моментом) для наиболее адекватной расчетной схемы, чтобы учесть всё?

НДС фланца не интересует, интересно, что в корпусе. Какое усилие на шпильки и как их выдирает?

Усилия от шпилек как вариант можно просто посчитать как давление*площадь_дыры/кол-во_шпилек и приложить силы к корпусу, моделируя шпильки. Но каждый раз при изменении давления пересчитывать силы влом.

Куда тогда деть фланец, без него возникает несбалансированная сила от незаглушенного отверстия, контакт "связанный" не пойдет - фланец же не приварен, а других я не знаю.

Я даже Femap изучать полез от тоски, мож он быстро считает, но остановился - там мрак вообще какой-та.

[vasillevich68 699]

12 минуты назад, jtok сказал:

На общем виде синеньким - область контакта

область контакта вроде как на линзе должна быть?

14 минуты назад, jtok сказал:

Чем, какой геометрией или какими ГУ можно заменить заглушку и шпильки (затянутые определенным моментом) для наиболее адекватной расчетной схемы, чтобы учесть всё?

может есть смысл разделить задачу на три части, расчет сосуда, расчет крышки и расчет шпилек.

Вот в Михалеве пишут, что 

 

[karachun 2 038]

26 минут назад, jtok сказал:

Усилия от шпилек как вариант можно просто посчитать как давление*площадь_дыры/кол-во_шпилек и приложить силы к корпусу, моделируя шпильки. Но каждый раз при изменении давления пересчитывать силы влом.

Можно один раз посчитать от минимального давления до максимального и сохранить промежуточные результаты и потом к ним обращаться при необходимости.

Можно убрать трение - будет считаться побыстрее.

Можно ли использовать осесимметрию/циклосимметрию - вырезать кусочек? Или даже привести модель к симметричной - размазать шпильки по окружности.

В Femap можно забабахать экономную сетку из линейных гекс и сильно сократить размерность модели.

Изменено 3 июля 2019 пользователем karachun

[jtok 814]

10 минут назад, karachun сказал:

Можно ли использовать осесимметрию/циклосимметрию - вырезать кусочек

Корпус прямоугольный - только одна плоскость симметрии. Я ей уже воспользовался.

[karachun 2 038]

Раз это нелинейщина то может вместо контакта создать слой элементов с анизатропными свойствами - большой модуль упругости на сжатие и малый на растяжение и сдвиг, если такое возможно.

В Фемапе можно было бы построить сетку корпуса и крышки узел к узлу и понаделать там GAP элементов автоматом - получился бы олдскульный контакт без контактных регионов, считался бы очень быстро.

[jtok 814]

6 минут назад, karachun сказал:

Раз это нелинейщина то может вместо контакта создать слой элементов с анизатропными свойствами - большой модуль упругости на сжатие и малый на растяжение и сдвиг, если такое возможно.

Спасибо, идея. Пошел давить кнопки

[karachun 2 038]

1 час назад, jtok сказал:

Куда тогда деть фланец, без него возникает несбалансированная сила от незаглушенного отверстия

А почему несбалансированные? Давление на фланец перешло на шпильки.

[jtok 814]

3 минуты назад, karachun сказал:

Давление на фланец перешло на шпильки

И это тоже мысль, которая никогда не приходила мне в голову. Тогда можно выбросить заглушку и обойтись совсем без контакта. Все, спасибо огромное.

[karachun 2 038]

@jtok только там еще предварительное натяжение в шпильках, это надо городить пары сил (сила-реакция) чтобы учесть и его и не внести дополнительных усилий на корпус.

[jtok 814]

@karachun У меня там шпилька - в теле корпуса. Я если заглушку отбрасывааю, остается только вырывающая сила от давления+момента затяжки, и все это приложено на цилиндрическую грань в глухом отверстии.

Уже лучше - 6 минут 30%. Можно работать

Показать содержимое  

Hide  

[karachun 2 038]

Я так подумал - можно же приложить к шпильке силу затяжки и такую же самую силу приложить на поверхность контакта корпуса и фланца, тогда эта сила будет тоже пытаться вырвать шпильки их корпуса но при этом не будет растягивать материал в теле корпуса, вдалеке от фланца.

Изменено 4 июля 2019 пользователем karachun

[karachun 2 038]

@jtok Еще такое предложение - можно включить итеративный решатель вместо direct, итеративный решатель работает быстрее на больших сетках из солидов.

https://help.solidworks.com/2017/english/SolidWorks/cworks/c_Analysis_Solvers.htm?id=1dc9c1d9613d4569afdbaeee5b267097

Изменено 4 июля 2019 пользователем karachun

[soklakov 1 475]

16 часов назад, jtok сказал:

нелинейный анализ с контактом "нет проникновения" самый долгий

здесь не нужен геометрически нелинейный анализ. но да в этом вы сможете убедиться, сравнив результаты.

а вот контакт подойдет No Separation, потому как отрыв поверхностей не планируется. уж не знаю, как он называется по-солидворкски, но его смысл в том, что он разрешает скольжение поверхностей, но запрещает отрыв. за счет этого получается значительная экономия в ресурсах, но надо быть уверенным, что отрыв не возникнет в задаче - как раз Ваш случай.

[karachun 2 038]

2 часа назад, soklakov сказал:

но его смысл в том, что он разрешает скольжение поверхностей, но запрещает отрыв

А разве тогда обечайка по которой крышка контактирует с корпусом не включится в работу вместе со шпильками - начнет сопротивляться отрыву?

Offtop:

18 часов назад, jtok сказал:

Femap... там мрак вообще какой-та

Femap даже так умеет. Обратите внимание на порядок элементов, так даже ANSYS не может и это без контактных регионов то есть сетка не склеена а сшита узел в узел.

Показать содержимое  

Hide  

Изменено 4 июля 2019 пользователем karachun

[karachun 2 038]

26 минут назад, karachun сказал:

так даже ANSYS не может

Извиняюсь, оказалось что тоже может.

Изменено 4 июля 2019 пользователем karachun

[soklakov 1 475]

1 час назад, karachun сказал:

А разве тогда обечайка по которой крышка контактирует с корпусом не включится в работу вместе со шпильками - начнет сопротивляться отрыву?

возможно, я неправильно понял работу изделия. но если там отрыв, то и незачем там контакт моделировать.

42 минуты назад, karachun сказал:

Извиняюсь, оказалось что тоже может.

и может уже давно. а толку-то. много ли кто пользуется?

[karachun 2 038]

1 час назад, soklakov сказал:

возможно, я неправильно понял работу изделия. но если там отрыв, то и незачем там контакт моделировать.

Пока ехал домой понял, что пока шпильки прижимают крышку то разницы между типами контакта не будет.

[averome 58]

фланцы с пластикой опасно считать, не советовал бы, либо по методу asme считать, упруго-пластический расчет на нагрузку 1,5*нагрузка, где то так, точно можно в asme почитать. Но всё таки лучше не злоупотреблять этим... у тебя заметил нету прокладки, по идее для высокого давления, должна использоваться металлическая овальная прокладка, с которой нужно быть осторожнее...

Скрытый текст

вообще есть вот такое исследование, думаю ты видел его уже:

https://www.alley-science.ru/domains_data/files/5December17/ISSLEDOVANIE OSOBENNOSTEY MESTNOY PROChNOSTI FLANCEVYH SOEDINENIY STERZhNEVYH KONSTRUKCIY.pdf

 

Прочность болтов и резьбы оценивать лучше аналитически

[jtok 814]

18 часов назад, soklakov сказал:

здесь не нужен геометрически нелинейный анализ. но да в этом вы сможете убедиться, сравнив результаты

Да, результаты совпадают для обоих вариантов расчета - с фланцем и шпильками и без него, но силами от шпилек.

11 час назад, averome сказал:

у тебя заметил нету прокладки

Я ее выбросил совсем. Цель расчета была не фланцевый узел, а НДС и анализ корпуса.

15 часов назад, soklakov сказал:

но если там отрыв, то и незачем там контакт моделировать.

Да, вы правы, лишние вычислительные ресурсы.

 

Резюмируя - расчёт закончен и отчет отправлен, @karachun вам спасибо и товарищ @soklakov тоже молодец.

[soklakov 1 475]

1 час назад, jtok сказал:

Да, вы правы, лишние вычислительные ресурсы.

а еще существует задача герметичности уплотнения этого фланцевого соединения. вот там понадобятся лишние ресурсы, чтобы посчитать контакт, если аналитические прикидки не устроят.