Три ненулевых главных напряжений при расчете оболочками. Сингулярность в оболочках

[Jesse 957]

Всем привет!
ВОпрос из двух частей
Стояла простая задачка: проверить днище бака с водой толщиной 6 мм, опирающегося на балочную клетку.. т.е. считалось не всё днище, а лишь квадрат 500х500 мм и для простоты полагалось, что он защемлён по краям. Нагрузка - давление 0,045 МПа (4,5 метра воды). У чувака забит ручной расчет изгиба оболочки в экселе, вроде из книжки Тимошенко "Пластинки и оболочки". Решили посмотреть, что выдаст АРМ FEM, СВ и Унсис. Сетка: СВ и ФЕМ - треугольники, унсис - квадраты..

Вытащил из компоненты первого гл. напр. изгибную составляющую, всё неплохо сходится с аналитикой. Напряжения по Мизесу в SW и Ansys немного различаются ввиду заложенных в них теорий (кстати СВ и АРМ FEM дают наиболее близкие результаты), но не об этом сейчас речь..

что интересно! при расчете оболочками в Ансисе и SW (модель тонких оболочек) есть возможность вывести все 3 главных напряжения, причём все три они ненулевые! (и не околонулевые). Собственно вопрос - почему так??
В расчете в СВ нагрузка направлена вдоль оси игрек, самое удивительное показывает, что норм. напр. вдоль оси игрек по всей оболочке околонулевое даже в заделке

, а среднее главное нет

В прынципе, на отдалении от защемления (близ заделки в теории трёхосное ндс должно быть) всё ок, в зелёной зоне всё по нулям. Вот для наглядности тот же расчет в унсисе

Вообще говоря непонятно, почему вообще реализована возможность выводить три главных напряжения, когда у нас плоское ндс. Даже в хэлпах об этом пишут

а при плоском ндс, дело известное, толкьо 2 главных напряжения, и 2 нормальных.
Кстати, в ФЕМе это предусмотрено - там только 2 нормальных напряжения можно вывести при расчете оболочками

 

2. Интересно услышать мнение знатоков насчет сингулярности в оболочечных моделях, когда она возникает чаще всего и как вообще работать с нею.. Есть ли какие то нюансы и отличия от "твёрдотельных" сингулярностей.
 В этом примере с оболочкой-пластинкой насколько я понял её нет, несмотря на наличие углов и заделки. В Феме и СВ с очень крупной и достаточной мелкой сеткой разница с доли МПа; к сожалению, СВ не позволяет строить график сходимости для оболочечных моделей, а вот унсис может.. вроде сходится

[AlexKaz 1 820]

5 часов назад, Jesse сказал:

FEM дают наиболее близкие результаты), но не об этом сейчас речь..

что интересно! при расчете оболочками в Ансисе и SW (модель тонких оболочек) есть возможность вывести все 3 главных напряжения, причём все три они ненулевые! (и не околонулевые). Собственно вопрос - почему так??
В расчете в СВ нагрузка направлена вдоль оси игрек, самое удивительное показывает, что норм. напр. вдоль оси игрек по всей оболочке околонулевое даже в заделке

Тип элемента там и там какой? Линейный, квадратичный, кубический, ...?

Порядок "ненулёвости" какой? Два порядка ниже остальных - в топку, это численный мусор.

Если есть сомнения, какой элемент используется в SW - у меня в подписи есть теоретический Хэлп к SW Simulation, тот который COSMOS/M.

5 часов назад, Jesse сказал:

стати, в ФЕМе это предусмотрено - там только 2 нормальных напряжения можно вывести при расчете оболочками

Типа, ФЕМ считает юзеров идиотами и даже опережает в этом плане WB?

5 часов назад, Jesse сказал:

к сожалению, СВ не позволяет строить график сходимости для оболочечных моделей

К сожалению юзер не в состоянии построить такой график сам?

5 часов назад, Jesse сказал:

Вообще говоря непонятно, почему вообще реализована возможность выводить три главных напряжения, когда у нас плоское ндс.

Потому что юзер не должен быть идиотом чтобы юзать софт. Софт - это инструмент, а не спасение от всего на свете. На дебилов хороший софт не рассчитан.

Никому нельзя доверять, всё надо перепроверять. И Jesse молодец, проверяет.

Изменено 29 октября 2019 пользователем AlexKaz

[AlexKaz 1 820]

6 часов назад, Jesse сказал:

В расчете в СВ нагрузка направлена вдоль оси игрек, самое удивительное показывает, что норм. напр. вдоль оси игрек по всей оболочке околонулевое даже в заделке

Потому что работает элемент типа "мембрана".

[ДОБРЯК 602]

6 часов назад, Jesse сказал:

что интересно! при расчете оболочками в Ансисе и SW (модель тонких оболочек) есть возможность вывести все 3 главных напряжения, причём все три они ненулевые! (и не околонулевые). Собственно вопрос - почему так??

Серьезные КЭ программы выводят 3 главных напряжения. Это общий случай.

В данной линейной задаче в каждом узле одно из главных напряжений равно нулю. Опросите напряжение в узле или посмотрите текстовый файл с результатами расчета.

И вы увидите что одно из главных напряжений = 0. Чистому нулю. )

[Jesse 957]

3 часа назад, AlexKaz сказал:

Если есть сомнения, какой элемент используется в SW

в СВ по дефолту всегда параболические исп-ся;и всегда тетры, треугольники.. других и нету) можно по желанию построить сетку "чернового качества" - эта функция вроде активирует линейные элементы

 

3 часа назад, AlexKaz сказал:

Порядок "ненулёвости" какой

эт шо?

 

3 часа назад, AlexKaz сказал:

Потому что работает элемент типа "мембрана".

не. у Аляма написано для аппроксимации оболочек исп-ся 2 модели: теория тонких оболочек Кирхгофа-Ляве и теория толстых оболочек. Первая как я понимаю очень похожа на балочную теорию, с нейтральным слоем, пренебрегаем касат. напр.  либо они малы и const по сечению.
Мембранных элементов и аппроксимаций в СВ нету, сам недавно интересовался

 

2 часа назад, ДОБРЯК сказал:

напряжение в узле или посмотрите текстовый файл с результатами расчета.

И вы увидите что одно из главных напряжений = 0.

понял, гляну/проверю. спс)

 

3 часа назад, AlexKaz сказал:

К сожалению юзер не в состоянии построить такой график сам

зачем мне строить его самому, если у меня есть система автоматизированного расчета, которая должна делать это сама

[Fedor 1 597]

Цитата

Типа, ФЕМ считает юзеров идиотами и даже опережает в этом плане WB?

В технике есть термин - защита от дурака  https://ru.wikipedia.org/wiki/Защита_от_дурака    Poka-yoke     :)

Изменено 29 октября 2019 пользователем Fedor

[AlexKaz 1 820]

 

16 минут назад, Jesse сказал:

эт шо?

Значения напряжений какие? Весь тензор в студию.

теория тонких оболочек Кирхгофа-Ляве  == Мембранных элементов и аппроксимаций в СВ есть

14 минуты назад, Fedor сказал:

В технике есть термин - защита от дурака

других то юзеров и не осталось практически

@Jesse , мне не очень интересно почему Алямовский пишет, что мембран нет - я смотрю в Хэлп и вижу такие элементы. Точно также и здесь указывают в тексте, что мембраны есть https://blogs.solidworks.com/tech/2014/12/shells-in-solidworks-simulation-2015-part-1-basics.html

 

[ДОБРЯК 602]

9 часов назад, Jesse сказал:

Кстати, в ФЕМе это предусмотрено - там только 2 нормальных напряжения можно вывести при расчете оболочками

В данном случае модель из оболочек. Есть точки в которых 3 нормальных напряжения.

И главных напряжений три. )

Это или косяк в ФЕМе или одно из двух.

 

Изменено 29 октября 2019 пользователем ДОБРЯК

[ДОБРЯК 602]

24 минуты назад, AlexKaz сказал:

теория тонких оболочек Кирхгофа-Ляве  == Мембранных элементов и аппроксимаций в СВ есть

Теория Кирхгофа-Ляве это теория изгиба тонких пластин. 

А тонкие оболочки это теория Кирхгофа-Ляве + мембранный элемент. )

Не == а +. )) 

[Fedor 1 597]

Цитата

других то юзеров и не осталось практически

Уважаю самокритику и самокритиков :)

[Jesse 957]

50 минут назад, AlexKaz сказал:

других то юзеров и не осталось практически

@Jesse , мне не очень интересно почему Алямовский пишет, что мембран нет - я смотрю в Хэлп и вижу такие элементы. Точно также и здесь указывают в тексте, что мембраны есть https://blogs.solidworks.com/tech/2014/12/shells-in-solidworks-simulation-2015-part-1-basics.html

по ссылке нет ничего про мембранные эл-ты. сказано лишь, что можно вывести мембранные напряжения.
картинку вы откуда взяли?

 

52 минуты назад, AlexKaz сказал:

Значения напряжений какие? Весь тензор в студию.

зачем вам весь тензор?) я спрашивал нафига нам 3 главных напряжения, когда у нас ПНС. У меня задача, которая легко считается аналитически и где явно "чистый ПНС", а программа выводит 3 главных напряжения. в целом @ДОБРЯК уже пояснил, для чего этто надо

 

57 минут назад, AlexKaz сказал:

теория тонких оболочек Кирхгофа-Ляве  == Мембранных элементов

это бы означало, что если вывести изгибную составляющую напряжений, то она была нулевой. Это не так.

[ДОБРЯК 602]

19 минут назад, Jesse сказал:

я спрашивал нафига нам 3 главных напряжения, когда у нас ПНС. У меня задача, которая легко считается аналитически и где явно "чистый ПНС", а программа выводит 3 главных напряжения. в целом @ДОБРЯК уже пояснил, для чего этто надо

Пока не пояснил. Но теперь дам пояснения.

Главные напряжения  S1, S2, S3. Выводятся таким образом S1 >= S2 >= S3. 

Если чистый ПНС, то могут быть разные варианты.

1. Два главных напряжения больше 0. S3 = 0 

2. Одно главное напряжение меньше 0. S2 = 0 

3. Два главных напряжения меньше 0. S1 = 0 

Это ваша задача.

Даже при "чистом ПНС" главных напряжений - три.  Но одно из них равно 0.

Вопрос какое? )

Изменено 29 октября 2019 пользователем ДОБРЯК

[Jesse 957]

6 минут назад, ДОБРЯК сказал:

Вопрос какое? )

два главных напр-я разные по знаку, среднее равно 0

1 час назад, ДОБРЯК сказал:

Это или косяк в ФЕМе или одно из двух.

помимо супер ограниченного функционала там да - очень много косяков..
недавно обнаружил, что с линией разъёма сетка не строится)) т.е. если, к примеру, имеется цилиндрическая грань и только определённую её часть надо закрепить, то ошибка дискретизации вылазит. 

Благо есть более старшие продукты АРМ, типа Structure или WInmachine, где побольше возможностей

[ДОБРЯК 602]

2 минуты назад, Jesse сказал:

два главных напр-я разные по знаку, среднее равно 0

Это вариант 2.

Но остаётся первый вариант и третий вариант. 

Их всегда три главных напряжения. Но какие-то из них могут = 0. )

 

[ДОБРЯК 602]

35 минут назад, Jesse сказал:

помимо супер ограниченного функционала там да - очень много косяков.

Ограниченный функционал и косяки это разные вещи. )

Ограничивается размерность решаемых задач + ограничивается тип решаемых задач. Но с главными напряжениями это ....)

NX это ограниченный функционал  Nastran. Но косяков в NX пока не нашли.

 

 

[AlexKaz 1 820]

1 час назад, Jesse сказал:

по ссылке нет ничего про мембранные эл-ты. сказано лишь, что можно вывести мембранные напряжения.
картинку вы откуда взяли?

 

о, точно.

из Хэлпа,  писал выше.

Картинка напряжений по-компонентно будет?

Изменено 29 октября 2019 пользователем AlexKaz

[Fedor 1 597]

Даже в балках есть перерезывающая сила. Следовательно и соответствующие ей напряжения. В железобетоне проверяют их на продавливание. Она насколько помню связана с производной от момента . Так что и в оболочках и пластинках должны быть соответствующие напряжения ... :)

[karachun 2 038]

48 минут назад, ДОБРЯК сказал:

NX это ограниченный функционал  Nastran.

Я бы не сказал. В интерфейсе NX включены даже мало используемые возможности NX Nastran, даже в Фемап некоторые вещи нельзя вызвать через интерфейс, а в NX - можно.

Изменено 29 октября 2019 пользователем karachun

[ДОБРЯК 602]

12 минуты назад, karachun сказал:

Я бы не сказал. В интерфейсе NX включены даже мало используемые возможности NX Nastran, даже в Фемап некоторые вещи нельзя вызвать через интерфейс, а в NX - можно.

Я думаю, что понятно, что функционал решателя в NX урезан, тем или иным способом.

А вот таких явных косяков, (про 2 главных напряжения)  в решателе NX я не нашел. )

Изменено 29 октября 2019 пользователем ДОБРЯК

[Fedor 1 597]

Вот нашел. Не ошибся. Z это направление то есть зная моменты можем и силу находить и учитывая параболический характер по сечению рисовать максимумы в районе срединной плоскости ...