[Ксения-Lisa]

Очень нужна помошь! нужно смоделировать прогиб мембраны под действием давления в ansys workbench.
Выбрала Static Structural .
В разделе Geometry создала 2D модель.
Затем начинаю создавать сетку. Перехожу в раздел Model. Слева в разделе Geometry выбираю Surface Body, нажимаю на значок Insert Commands и пишу программу в открывшемся окне с назначением свойств материала:

ET,matid,PLANE183

E=165E3
NU=0,27

MP,EX,matid,E ! Упругие свойства материала
MP,NUXY,matid,NU

Нажимаю Mesh и далее Generate Mesh. Получается сетка .

Далее перехожу в раздел Static Structural и там нужно добавить граничные условия и давление. Скажите, пожалуйста, по подробнее как это сделать и какие параметры нужно будет изменить?

[Ксения-Lisa]

я захожу в Help и там не куда писать membrane... можно чуть поподробнее)

[Ксения-Lisa]

подскажите пожалуйста еще как задать разные размеры в одной геометрии. весь кристалл размером 4x4мм и толщиной 0,3мм, а центральная тонкая часть размером 2x2мм и толщиной 0,03мм. и у меня получается все или толщиной 0,3мм или 0,03мм...

[AlexLPN]

эмм... переменная толщина... вот с этого надо было наверное начинать. я даже задумался сейчас...
не буду врать, не делал такого. явно сделать трехмерное тело можно и считать трехмерную задачу. А вот с пластиной... с теоретической точки зрения, насколько я знаю, элемент написан для пластин постоянной толщины.

Можно попробовать написать макрос, чтоб он пробегал по элементам и менял у каждого толщину, но это я предполагаю. Как сделать не знаю так.

Делайте трехмерную задачу. там все просто будет. И посчитается быстро.

[Ксения-Lisa]

нет, толщина мембраны, куда действует давление, одна. просто нужно нарисовать по другому. как на рисунке. тонкая часть прогибается под давлением. вот у меня возникли проблемы как это нарисовать. а дальше все наверно аналогично будет, как и раньше делала. подскажите как такую конструкцию нарисовать)

[AlexLPN]

а вид снизу нарисуете?

[Ксения-Lisa]

вот так это все выглядит

[A-n-d-r-e-y]

Добрый день!

Прошу помочь с решением аналогичной задачи.
Задача решается при учете изгибной и мембранной жесткости (для shell181), не могу получить решение при активации только мембранной жесткости (KEYOPT(1)=1).

Буду признателен если поделитесь опытом по моделированию конструкций не обладающих изгибной жесткостью (в моем случае это ткань, растягивающаяся под внешним давлением) в статической постановке.

!Расчет квадратной ячейки тканого полотна
finish
/clear,start
/UNITS,si

thick=0.002 !м, толщина ткани
l_cell=0.25 !м, длина грани ячейки
num_el=10 !количество элементов по длине грани
p_cell=50e3 !Па, расчетное давление

/PREP7
!*
!***Элементы**************
ET,1,SHELL181
!KEYOPT,1,1,0 !Изгибная и мембранная жесткость (по умолчанию)
KEYOPT,1,1,1 !Только мембранная жесткость
KEYOPT,1,3,2 !Full integration
!***Толщина**************
sect,1,shell,,tk
secdata, thick,1,0.0,3

!******Материалы**************************
uimp,1,ex,,nuxy,1400e6,,.4 !ткань

!Геометрия
RECTNG,0,l_cell,0,l_cell,

!*Разбивка на КЭ
LESIZE,all, , ,num_el, , , , ,1
!MSHAPE,0,2D !Quad mesh
MSHAPE,1,2D !Triang mesh
AMESH,1

!*Нагрузка и закрепленеия
SFA,1,1,PRES,p_cell
dl,all,,all
dtran
!*
FINISH
!
!*****Решение********
/SOL
ANTYPE,0
NLGEOM,on
AUTOTS,1

OUTRES,ALL,ALL
nldiag,nrre,on
NROPT,FULL,,ON
TIME,50
NSUBST,500,5000,500
SOLVE
!*
!*****Результаты********
/POST1
!*
PLNSOL, U,SUM, 0,1.0

/eof

Спасибо!

[чучело-мяучело]

Не нашли в чем была ошибка?

[A-n-d-r-e-y]

Видимо очень проблематично решить данную задачу в статической постановке.

Но, благодаря ценным советам Сергея Д. и сотрудников службы поддержки, задачу удалось решить в постановке переходных динамических процессов (transient).

!Расчет квадратной ячейки тканого полотна
finish
/clear,start
/UNITS,si

thick=0.002 !м, толщина ткани
l_cell=0.25 !м, длина грани ячейки
num_el=10 !количество элементов по длине грани
p_cell=50e3 !Па, расчетное давление

/PREP7
!*
!***Элементы**************
ET,1,SHELL181
KEYOPT,1,1,1 !Только мембранная жесткость
KEYOPT,1,3,2 !Full integration
!***Толщина**************
sect,1,shell,,tk
secdata, thick,1,0.0,3

!******Материалы**************************
UIMP,1,EX,DENS,NUXY,1.4E9,500,0.4! ТКАНЬ

!Геометрия
RECTNG,0,l_cell,0,l_cell,

!*Разбивка на КЭ
LESIZE,all, , ,num_el, , , , ,1
MSHAPE,0,2D !Quad mesh
AMESH,1

!*Нагрузка и закрепленеия
*DIM,p_table,TABLE,4,1,1,time, , , 0
SFA,1,1,PRES, %p_table%
*SET,P_TABLE(1,0,1) , 0
*SET,P_TABLE(2,0,1) , 0.05
*SET,P_TABLE(2,1,1) , p_cell*0.001
*SET,P_TABLE(3,0,1) , 0.15
*SET,P_TABLE(3,1,1) , p_cell*0.3
*SET,P_TABLE(4,0,1) , 0.3
*SET,P_TABLE(4,1,1) , p_cell

dl,all,,all
dtran
!*
betad,0.033

FINISH

/solu
!*****Решение********
ANTYPE,transi
trnopt,full,,on

nlgeom,oN
eqslv,sparse
lnsrch,on
OUTRES,ALL,5
nldiag,nrre,on
cutcon,noshape,1
NEQIT,7
cnvtol,f,,0.05
PIVCHECK,OFF

time,0.6
NSUBST,1e6,1e8,100
SOLVE

/POST1
!*
/window,1,left
PLNSOL, U,SUM, 0,1.0
/window,1,off
/noerase

/POST26
n_d=NODE(l_cell/2,l_cell/2,0)
NSOL,2,n_d,U,Z

/window,2,Rtop
PLVAR,2,
/window,2,off
/noerase

/window,3,Rbot
/XRANGE, 0.5,0.6
PLVAR,2,

finish

/eof

[X13]

Сообщение от A-n-d-r-e-y Задача решается при учете изгибной и мембранной жесткости (для shell181), не могу получить решение при активации только мембранной жесткости (KEYOPT(1)=1). Буду признателен если поделитесь опытом по моделированию конструкций не обладающих изгибной жесткостью (в моем случае это ткань, растягивающаяся под внешним давлением) в статической постановке.

Задача действительно не простая
При нагружении мембраны давлением решение не может быть получено обычным способом. Дело в том, что система линейных алгебраических уравнений, получаемая в методе конечных элементов, является плохо обусловленной в рассматриваемой задаче.
Решить такую систему уравнений очень трудно. Именно поэтому, все способы решения такой задачи сводятся так или иначе к повышению обусловленности СЛАУ.
Для этого требуется применение специальных методов решения. Чаше всего используются различные методы регуляризации, "исправляющие" СЛАУ таким образом, чтобы решение оказалось менее чувствительным к изменению исходных данных и, вместе с тем, достаточно близким к точному решению. Примером такого метода является метод регуляризации Тихонова. Также часто используется метод сингулярного разложения (SVD).

Хорошие результаты дает подход, основанный на решении статической задачи в динамической постановке (низко скоростная динамика).

Если задачу необходимо решить в статической постановке, то можно использовать следующие приемы.

Матрица жесткости элемента сильно зависит от способа интегрирования по области элемента. Изменяя способ интегрирования иногда можно добиться решения задачи.
Например, при использовании элемента SHELL181 можно задать значение 2 для его опции 3, что активирует схему интегрирования высокого порядка. При этом обусловленность СЛАУ несколько возрастает.

Еще одним приемом, позволяющим получить решение, является преднапряжение мембраны на первом этапе нагружения с последующим ослаблением "вспомогательной" нагрузки к последнему шагу нагружения.
При этом основная нагрузка должна быть равна нулю на первом шаге/подшаге и плавно возрастать к последнему шагу нагружения.

При моделировании мембран часто возникают большие прогибы, поэтому задача должна решаться с учетом больших перемещений (NLGEOM,ON). Не следует допускать очень больших перемещений.
Следует помнить, что при деформировании мембраны под действием нагрузки площадь поверхности, к которой приложена нагрузка, увеличивается с увеличением деформаций. Соответственно нагрузка также будет возрастать, что может привести к экспоненциальному увеличению прогиба мембраны.

[frostyfrost]

А какой теоретический прогиб должен получиться? Согласен с X13, что нужно в два этапа делать. Первый - это небольшое преднапряжение через температуру (иначе будем иметь ГИС), а на втором прикладываем давление. Должно решаться легко с учетом только мембранной жесткости.

Код:

[Выделить все]

FINISH
/CLEAR,START

TH=0.002
L1=0.25
q_1=50e3



/PREP7
LOCAL,11,0
ET,181,181
KEYOPT,181,1,1
KEYOPT,181,3,0

UIMP,1,EX,PRXY,DENS,1.4e9,0.4,500
MP,ALPX,1,1e-5 
R,1,TH

RECTNG,0,L1,0,L1
AATT,1,1,181,11

ESIZE,L1/10
AMESH,ALL

NSEL,S,LOC,X,0
NSEL,A,LOC,Y,0
NSEL,A,LOC,X,L1
NSEL,A,LOC,Y,L1
D,ALL,ALL



/SOLU

ANTYPE,STATIC
NLGEOM,ON
OUTRES,ALL,ALL
NLDIAG,NRRE,ON
NEQIT,15
LNSRCH, ON
PRED, ON,,ON
DELTIM,0.01,1E-6,0.01
ALLSEL

BFE,ALL,TEMP,,-0.001
TIME,1
ALLSEL
SOLVE 

ALLSEL
SFE,ALL,,PRES,,-q_1
TIME,2
ALLSEL
SOLVE

[X13]

Сообщение от frostyfrost иначе будем иметь ГИС

а как расшифровывается ГИС?

[frostyfrost]

X13, механизм/геометрическая изменяемость.

[A-n-d-r-e-y]

frostyfrost, спасибо за код.
Только он у меня не работает :-)
Ansys выдает ошибку:

*** ERROR *** CP = 3.650 TIME= 07:34:24 There are 2 small equation solver pivot terms (e.g., at the UZ degree of freedom of node 95). Please check for an insufficiently constrained model.

Подобным способом мне удавалось решить задачу только при очень малом значении давления (порядка 1 Па).

X13, благодарю за общее описание проблемы, познавательно.
Для учета увеличения давления при увеличении площади поверхности в процессе деформирования пользуюсь элементами surf154.

[frostyfrost]

A-n-d-r-e-y, версия 14.5 считает без проблем секунд за 15

[A-n-d-r-e-y]

frostyfrost, Вы правы.
Проверил, на 14.5 работает без проблем, а на 15.0.7 не хочет.