[Cfytrr]

Siemens PLM Femap with NX Nastran "Real FEA made easy"




Тема посвящается вопросам, возникающим при работе в среде программного комплекса Femap

Примеры выполнения некоторых расчетов можно посмотреть:
на домашней страничке

на сайте www.iberisa.com http://iberisa.wordpress.com,
Форум (англ.)
Линейный анализ; Нелинейный анализ
Форум на домашней страничке

[Surely]

Сообщение от Полтора Надеюсь, что огромные перемещения при очень малых напряжениях связаны именно с диаграммой

Тут сомнения даже быть не может в этом, так как у вас модуль упругости на первом участке получается значительно меньше реального, если использовать закон Гука для его определения.
Насчет модуля пластичности, вы его можете автоматически вычислить, но для этого Вам надо знать тангенциальный модуль упругости второго участка диаграммы, так как материал вы взяли билинейным. Проще всего скачайте книгу по MSC.Nastran (на сайте есть Шимковича Д.Г.) в ней есть формула для вычисления модуля пластичности, да и вообще будет полезной Вам сейчас, особенно в плане выбора типа нелинейности материала.
Для начала Вы бы посчитали деформации, приведя первой участок диаграммы к реальному модулю упругости, который Вы в начале и задали, а уже потом, в зависимости от совпадения результатов, займитесь нелинейными свойствами стали.

[Cfytrr]

Сообщение от Полтора А вот модуль пластичности стали – чему равен?

H=Et/(1-Et/E)
Е- модуль упругости
Et- касательный модуль упругости по линейной аппроксимации площадки текучести
Et можно задать непосредственно, тогда H программа вычислит сама.

з.ы. Может поделитесь,если не секрет, исходными данными и результатами испытаний этой балочки?

[Surely]

Да, приведите полные результаты испытания балки.

[Полтора]

Благодарю за ответы.

Что ж, тогда в NLPARM я не лезу, пока не определюсь с нелинейными характеристиками. Надеюсь, что сообщение 4551 останется для меня загадкой и мне не придётся корректировать никакие "запросы"...

Результаты испытаний я обязательно приведу позже, т. к. сейчас не имею доступа к своим архивам. За одно выложу и результаты расчёта для сопоставления.

[selega]

Сообщение от Полтора А вот модуль пластичности стали – чему равен?

Модуль пластичности, как и модуль упругости равен тангенсу угла наклона соответствующего участка диаграммы "сигма-эпсилон" при ее линейной аппроксимации. Зададите равным 0 - получите горизонталный участок, отличным от нуля - с каким-то наклоном. Попробуйте задать нулевое значение. Если решатель ругнется, задайте достаточно малым, например, в 100 раз меньше модуля упругости. Ну, или какое значение Вас больше устроит.
И еще не забывайте, что Nastran, как и другие аналогичные пакеты, не привязан к размерностям исходных данных в отличие от САПРовских программ. Это и плюс, и минус одновременно. Чтобы не попасть впросак, следите за размерностями и не забывайте о них при чтении результатов.
И будет Вам щастье!

[Полтора]

Surely, я построил диаграмму по закону Гука: Е = σ/ε. Модуль упругости известен: Е = 2100 тс/см2, напряжение текучести известно σТ = 2,35 тс/см2, отсюда находим деформацию ε = σТ / E = 2,35/2100 = 0,001. Задал нагрузку 10 тс/м – больше предельной по СНиП. Материал – нелинейно-упругий.

Сделал три расчёта: Static, Buckling, NL Static.

В результате получил результаты:
1. Static. Нормальные напряжения в стенке достигают напряжения текучести. Деформированный вид модели – не соответствует действительности, т. к. статический расчёт не даёт перемещения из плоскости.
2. Buckling. Нормальные напряжения в стенке почему-то уже не достигают напряжения текучести. Однако, форма потери устойчивости визуально схожа с экспериментальной. Перемещение стенки из плоскости составляет 1 см.
3. Nonlinear Static. Нормальные напряжения в стенке достигают напряжения текучести, однако, стенка не теряет устой-чивость, остаётся плоской, как будто расчёт произведён в статической постановке.
То есть результат нелинейного расчёта подозрительно похож на результат статического расчёта... По-моему здесь что-то не то: если сталь стенки "потекла", то стенка должна выпучиться - подтверждено экспериментом.

Скриншоты и модель - во вложении.

[Surely]

Сообщение от Полтора Деформированный вид модели – не соответствует действительности

Она и не будет соответствовать действительности, Вы же в своей моделе не задаете начальных несовершенств при статическом расчете, из-за которой и происходила потеря устойчивости стенки в эксперименте, т.е. у вас получается идеальная геометрия (идеальной ровный стержень, вплоть до симметрии в поперечном сечении на молекулярном уровне, при центральном приложении нагрузки, никогда не потеряет устойчивость). То же и при нелинейной статике. Поэтому правильнее, в данном случае, будет считать на устойчивость .
И нагрузки лучше все таки берите из эксперимента, чтобы легче было сравнивать.
P.S если я не ошибаюсь но на фотографиях эксперимента, нагрузка не распределенная, а сосредоточенная, проверьте.

[Cfytrr]

стенка не теряет устойчивость, остаётся плоской, как будто расчёт произведён в статической постановке.

Я тут по Вашей вчерашней схеме попробовал посчитать балку так как исходной схемы у меня не было то данные брал из расчетной модели, сразу возник ряд вопросов:
1. Высота балки по срединной линии поясов 120 см значит полная высота балки 120+1,2=121,2 см это так или полная высота балки 120 см? Точки закреплений и силы приложены там где оказались узлы сетки а не там где это было в эксперименте?
2. Почему пояса закреплены по горизонтали в обе стороны, это при расчете в нелинейной постановке превращает их в растянутую (сжатую) мембрану,
да и в жизни они наверняка опирались только одной стороной (опять таки нет исходной расчетной схемы).
Опорное закрепление так же не должно работать при отлипании пояса.
3. В Вашей сегодняшней схеме балка вообще наглухо защемлена с обеих концов что не соответствует "балочной" схеме.


В моей схеме размерности кг/см
Балка 2*30х1,2+118,8х0,6 см
Расположение закреплений и нагрузка приняты примерно как у Вас.
Нагрузка 10 сил по 10000 кг
1. Результат балка при нелинейном расчете имеет коэфф устойчивости 0,671 деформации стенки 7,3 см
на картинке зона пластических деформаций:

2. Buckling: 0.571
Схему прикрепить не могу так как из-за мелкой сетки файл весит 250 мб

[Surely]

Сообщение от Cfytrr Сообщение от Surely стенка не теряет устойчивость, остаётся плоской, как будто расчёт произведён в статической постановке.

Автора подправьте.

[Полтора]

Surely, действительно, при описании эксперимента автором оговорено, что начальные несовершенства (погиби) стенки были, указана даже их величина, они и задавали направление выпучивания стенки. Однозначно, погиби я буду назначать позже путём построения сложных поверхностей (буду строить их с помощью автокадовского сплайна, чтобы не описывать поверхность функцией).
Сейчас хочу "нащупать истину", узнать потребуется ли построение твердотельной модель из объёмных КЭ, либо плоские КЭ дадут достаточную сходимость (всё-таки стенка тонкая - как мембрана).

Отсутствие выпучивания стенки из плоскости по достижению текучести настораживает: верна ли диаграмма нелинейности, не слишком ли мала деформация е = СигмаТ/Е = 2.35/2100 = 0.001. Может, причина отсутствия выпучивания в этом? Ведь в предыдущей модели, где в диаграмме я задавал е = 20 при СигмаТ = 2.35, выпучивание имело место быть при нелинейной статике.

Cfytrr,
1. Полная высота балки действительно больше 120 см. Полное описание эксперимента я выложу позже (к сожалению, доступ к архивам получу лишь через 2 недели). Точки закреплений и силы в модели расположены там, где оказались узлы сетки. (Пока решаю задачу в упрощенной постановке, далее буду приближать модель к реальности, усложняя её).
2. Для обеспечения устойчивости сжатого пояса при проектировании его как раз и стремятся раскрепить - запретить перемещения в обе стороны. При эксперименте для этого монтировали рамы шагом 2 м, примыкая их к поясу с двух сторон через прокладки. Я думаю, чтобы не превращать пояс в растянутую (сжатую) мембрану лучше не убирать связь совсем, а смоделировать некоторую податливость тех самых прокладок?
3. Опорное закрепление, согласен, смоделировано лихо. Надо разрешить поворот вокруг оси "у" на обоих опорах и перемещение по "х" на одной из опор. А вот моделирование бездействия опор при отлипании пояса, я пока не могу себе представить... Похоже, придётся задавать зависимость граничных условий от величины перемещений?

[selega]

Сообщение от Полтора не слишком ли мала деформация е = СигмаТ/Е = 2.35/2100 = 0.001

Коллега, Вы задали относителную деформацию стали даже меньше точного значения, соответствующего пределу текчести, округленного до 5 знака после запятой, поскольку eps=2,35/2100=0,00112 или 112*10^-5 (вторая форма записи привычнее специалистам в области железобетона). Что же Вы хотите при этом получить? Попробуйте задать эту величину хотя бы на порядок больше - 0,01 и посмотрите, что получится. По крайней мере для стали с физическим пределом текучести это вполне корректное значение.

[aub]

Всем привет!
В femap работаю пару месяцев, за это время научился стоить геометию детали, красивую сетку, выполнять статические расчеты. Хотелось бы расширить свои знания.
Кто-нибудь из "форумчан" может подсказать мне как подсчитать:
1. свойство материала 09Г2С (из каких источников можно их взять);
2. напряжение при статической нагрузке на балку при изменении температуры от +20 и до -40 град.;
Заранее благодарен

[selega]

Сообщение от aub Кто-нибудь из "форумчан" может подсказать мне как подсчитать: 1. свойство материала 09Г2С (из каких источников можно их взять); 2. напряжение при статической нагрузке на балку при изменении температуры от +20 и до -40 град.

Свойства сталей лучше всего смотреть в "Марочнике сталей", электронные версии коего можно без особого турда сыскать в сети.
Кое-что из искомого - в прикрепленном файле.
А насчет расчета напряжений в балке - вот с этого места, пожалуйста, поподробнее. Цель расчета, расчетная схема балки, сечение, какие именно напряжения интересуют и т.д., как грицца, и т.п.

[aub]

1. В марочнике стали не указан модуль юнга (Young Modulus), коэффициент Пуассона (Poisson’s Ratio), плотность (Mass Density) меня интересует откуда они берутся?
2. Наверняка всем знакомо понятие хладноломкость металла при низких отрицательных температурах. Ведь не всегда оборудование может эксплуатироваться одинаково при температуре +20 С и при -40 С. Это подтверждается неоднократными случаями хрупких разрушений металлоконструкций машин. В качестве примера была выполнена модель балки козлового крана по концам жестко закрепленной, а посередине действует нагрузка. Целью данного расчета является выбор оптимальной статической нагрузки, которая будет безопасной при различных изменениях температуры окружающей среды.

[Cfytrr]

Сообщение от aub меня интересует откуда они берутся

Если Вас интересуют значения с точностью до процента то данные берутся из лабораторных испытаний конкретной парии стали, но обычно берут из "Стального СНиПа" для н.у.
Зависимость Е от t так же наверняка оговаривается в нормах (надо поискать)
Температурное воздействие в статически неопределенной балке вызовет лишь дополнительные напряжения, но никак не поможет Вам в вопросах исследования хладноломкости. Это уже скорее химия и микроструктура стали

[100k]

Сообщение от aub 1. В марочнике стали не указан модуль юнга (Young Modulus), коэффициент Пуассона (Poisson’s Ratio), плотность (Mass Density) меня интересует откуда они берутся? 2. Наверняка всем знакомо понятие хладноломкость металла при низких отрицательных температурах. Ведь не всегда оборудование может эксплуатироваться одинаково при температуре +20 С и при -40 С. Это подтверждается неоднократными случаями хрупких разрушений металлоконструкций машин. В качестве примера была выполнена модель балки козлового крана по концам жестко закрепленной, а посередине действует нагрузка. Целью данного расчета является выбор оптимальной статической нагрузки, которая будет безопасной при различных изменениях температуры окружающей среды.

Для стали любой стали можно смело принимать (T/M^2)
E=21000000.
G=8100000.
nu=0.3
кт линейного расширения 0.000012

хладноломкость металла при низких отрицательных температурах, Femap не посчитает низачто.

[aub]

Благодарю всех за ответы на мои вопросы. Но, у Шимковича в мет. пособии «Расчет тепловых воздействий …» (2002 г.) приводится пример расчета температурных напряжений в ферме при различных температурных режимах. Насколько я понимаю, целью расчета является определение напряжений возникающих в ферме при измен. температуры окруж. среды от +40 и до -40 град.
По моему мнению, изменение напряжений из-за разности температуры окр. среды, связано с хладноломкостью металла.

[100k]

Сообщение от aub Благодарю всех за ответы на мои вопросы. Но, у Шимковича в мет. пособии «Расчет тепловых воздействий …» (2002 г.) приводится пример расчета температурных напряжений в ферме при различных температурных режимах. Насколько я понимаю, целью расчета является определение напряжений возникающих в ферме при измен. температуры окруж. среды от +40 и до -40 град. По моему мнению, изменение напряжений из-за разности температуры окр. среды, связано с хладноломкостью металла.

нет, связано с линейным к-том расширения стали. это чистой воды статика, те при воздействии температурной нагрузки, конструкция расширяется или сжимается, и возникают доп напряжения, те налицо связь между деформациями и перемещениями ЛИНЕЙНАЯ.

[selega]

Сообщение от aub Наверняка всем знакомо понятие хладноломкость металла при низких отрицательных температурах. Ведь не всегда оборудование может эксплуатироваться одинаково при температуре +20 С и при -40 С. Это подтверждается неоднократными случаями хрупких разрушений металлоконструкций машин.

Здесь достаточно популярно описано явление хладноломкости.
Что же касается случаев разрушения стальных конструкций как строительных, так и машиностроительных при низких температурах, то по результатам расследовании аварий причины зачастую оказываются более чем банальны - ошибки расчета и конструирования, связанные, в частности, как с огрехами при выборе расчетной схемы конструкции и назначением расчетных значений нагрузок, так и с неправильным выбором стали и назначением режимов сварки, ежели таковая имеется. Если мне не изменяет память (давно с металлом не имел серьезного дела), кипящие стали хуже ведут себя при низких температурах и соответственно хуже работают сварные соединения, особенно, если они выполнены вручную.
Коллега, смотрите специальную литературу - Марочники сталей и Нормы проектирования, и многие вопросы отпадут сами собой

[fariatiev]

Здравствуйте, подскажите пожалуйста..
1. В расчетной схеме прогоны опираются на верхний пояс фермы шарнирно, то есть необходимо врезать шарнир в элемент примыкающий к общему узлу прогона и фермы...в скаде и лире для этого есть специальная команда в назначениях...как можно это сделать в фемап?
2. В чем отличия фемап от патран?, на что, если так можно выразиться "заточен" патран?