[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

[master_luc]

подробности смотрим здесь:


Подробности ищем сами, чай не маленькие. /Солидворкер/

PS А master_luc настоятельно советую освежить в памяти правила форума

[Verification]

Господа, кто-нибудь сталкивался с расчетом в фемапе резьбовых соединений?
Задача такова: имеется фланец со шпильками. Материал шпилек и фланца разный. Шпильки предварительно затянуты, и на фланец действует внутреннее давление.
Модель строю в солиде, и разбиваю, соответственно, солид-элементами. Проблема состоит в корректном задании усилия затяжки и контактных поверхностей. Усилие пробовал задать:

а)так как предлагается в фемаповском примере для болта, то есть сделать "вырез" в нерезьбовой части шпильки, на его месте поставить бар-элемент, соединить его ригид-элементами с узлами на соответствующих поверхностях и автоматически задать контакт. В этом случае, в месте резьбового соединения пробовал применить клеевое соединение, но тогда получаются непонятные концентрации напряжений в местах соприкосновения зависимых узлов ригид-элемента и узлов отверстия резьбового фланца. В случае же слияния узлов фланца и шпильки в резьбовой части, с последующим объединением тел шпильки и фланца в один геометрический объект, результат расчета говорит о том, что контакт не учитывается вовсе, то есть эелементы спокойно пересекаются друг с другом, что не есть хорошо. Полагаю, что при объединении тел, разбитая до этого сетка оказывается не принадлежащей новому геометрическому объекту, в связи с чем выглядящий внешне правильным контакт является неверным.

б)начальным уровнем напряжений в нерезьбовой части шпильки. Для этого была приложена соответствующая напряжению затяжки температурная нагрузка. Но в этом случае появляется проблема с заданием контактов "шпилька-фланец": при применении клеевого соединения расчет вылетает с ошибкой (о том, что расстояние между склеенными элементами слишком велико, несмотря на то, что сетка в отверстии фланца и на теле шпильки является согласованной и контактное расстояние выбрано достаточным), а при слиянии узлов и объединении тел шпильки и фланца, проблема та же, что и пункте а).

В связи с этим вопрос, какая из данных схем (а может и ещё какая) является более подходящей для решения данной задачи? И как правильно связать "старую" конечноэлементую сетку с "новой" геометрией?

[selega]

Сообщение от Voyager2007 Официально вышла версия Femap 10.3.1

Чтобы не копать самому - что нового? И можно ли ее ставить поверх 10.3 или предыдущую нужно обязательно сносить?

[Cfytrr]

Verification,
Файлик бы посмотреть, и про фланцы уже разговаривали....
selega Можно не сносить, разные версии ставятся "параллельно".

[selega]

Сообщение от Cfytrr Можно не сносить, разные версии ставятся "параллельно".

Честно говоря, параллельно не очень хотелось бы из-за ограниченности свободного пространства. Да и смысла в этом нет. Если в новой версии ничего принципиально не изменилось, то теоретически можно было бы махануть поверху. Если что-то принципиальное, то могут быть глюки. Вот это и хотелось бы выяснить

[Voyager2007]

Сообщение от selega Чтобы не копать самому - что нового? И можно ли ее ставить поверх 10.3 или предыдущую нужно обязательно сносить?

Версия Фемап 10.3 достаточно глючная, поэтому разработчики обещали многое исправить в версии 10.3.1.
У меня установлена официальная 10.3, и не очень она меня радует. Новую версию пока не смотрел и не тестировал, но есть надежда, что она лучше.
В целом, стараюсь новые версии ставить параллельно и начинать в них делать только новые задачи. Старые задачи доделывать в той версии, в которой они были начаты. Ну и в именах файлах обычно указываю в какой версии они были сделаны. Удачи.

[Verification]

Cfytrr,
а какой файлик Вас интересует: геометрия или разбиение с результатами расчетов?

[Cfytrr]

Verification,
Лучше уже с сеткой, если объем большой, то результаты счета можно удалить

[rongthieng]

Привет всем, кто знает как моделировать двухтавровые балки (ж/б пролетные строения моста) с преднапряжённой арматурой? У меня Femap 10.3.0!

[Verification]

Cfytrr,
соответственно, КЭ модели для варианта с бар-элементом (bar_glue), для температурной нагрузки (модель для теста, с учетом лишь одного материала и соответствующим слиянием геометрических объектов - temp_preload) и для температурной нагрузки (с учетом разнородности материалов фланцев и шпилек, со слиянием совпадающих узлов и последующим объединением геометрии temp_merge), без результатов расчета и в том состоянии, в котором они находились на момент проведения анализа.

[Cfytrr]

Verification, Так как я не механик хотелось бы уточнить:

1. Если не учитывать трение между фланцами то сдвигающие силы воспринимаются только поверхностью 1 или подключается поверхность 3 (на мой взгляд, над 3 должен быть зазор на постановку болта, следовательно, никакого контакта там нет)
2. Просто сшивать резьбовую часть болта и фланца (поверхность 2), имхо, неправильно. Нужно создать контакт и дополнительно установить между всеми смежными узлами формульную связь на запрет продольного смещения.

rongthieng
Так как Femap это скорее машиностроительный чем строительный пакет, то "напрямую" ж.б. в нем не заложен. В этой теме уже обсуждалась возможность моделирования ж.б. сечений (начиная с #824). Но хотелось бы отметить что расчеты тавровых пролетов под ж.б. подробно расписаны в нормах и учебниках по мостам, поэтому после моделирования все одно придется проверять ручками. Так как у Вас преднапряжение, то раскрытия трещин быть не должно, поэтому, наверное, можно бетонную часть задавать физически линейным материалом.

[ьфлы]

Verification интересная тема, а опыт я имею весьма скромный)
Согласно скину Cfytrr #1312 – работающая поверхность «1», а при данной детализации диаметр поверхности «3» наверное надо увеличить под свободный проход резьбы винта (хотя может это оригинальные детали, но тогда - уменьш. диам. поверхн.2)

«дополнительно установить между всеми смежными узлами формульную связь на запрет продольного смещения» а как это сделать?
Как считаете, может надо все-таки приложить небольшое усилие в зазоре между фланцами…
Подскажите, а почему ГУ на отсеченных поверхностях согласно симметрии – 23456, а не sliding along surface?
ЗЫ #1261 Assembly Modeling (Modeling) - для грубой интерпритиции можно glued contact ...

[Verification]

Сообщение от Cfytrr Если не учитывать трение между фланцами то сдвигающие силы воспринимаются только поверхностью 1

Да, так и есть, сдвигающие силы воспринимаются только поверхностью 1. Варианты без зазора между поверхностью 3 и поверхностью шпильки - это первые пробные варианты в Фемапе. Далее я, по указанию свыше, перенес модель в Ансис, поэтому эти модели остались без редакции. Тем не менее, ввиду того, что Ансис одним своим видом вызывает отторжение, хотелось бы решить эту задачку в Фемапе, хотя бы для сравнения результатов. И почему не надо указывать, при наличии зазора, контакт между шпилькой и поверхностью фланца? Ведь под действием внутреннего давления фланец сместится в радиальном направлении и начнет поверхностью отверстия взаимодействовать со шпилькой - разве не так?
По поводу зазора между фланцами, там так же прикладывается давление, но чтобы не загружать тестовую модель здесь это не учитывается.

А вот по поводу

Сообщение от Cfytrr дополнительно установить между всеми смежными узлами формульную связь на запрет продольного смещения.

а каким образом это можно реализовать? или где об этом можно почитать? Никогда не сталкивался с подобными связями.

Сообщение от ьфлы почему ГУ на отсеченных поверхностях согласно симметрии – 23456

Ммм.. потому что это ошибка) Сейчас ГУ на отсеченных поверхностях 256 в цилиндрической СК.

[Verification]

Это подкорректированные модели - с температурной затяжкой и со "стержневой" затяжкой. Для уменьшения объема я вырезал из представленного выше сектора ещё меньший сектор, в принципе, постановка задачи от этого сильно не изменится. Картина напряжений в температурной модели более-менее соответствует действительности, но картина деформаций выглядит более чем ужасно. В стержневой же модели рассматривается нагружение только усилием затяжки, так проще сравнить уровень напряжений с аналитикой. И появляется ещё одна проблема: на элементы типа ригид нельзя накладывать ГУ, а если их не накладывать, то расчет вылетает с соответствующей ошибкой об отсутсвии закреплений.

[ьфлы]

1.задать связи на узловое перемещение TY поверхностей воспринимающих давление. Как, не знаю...)
2.запрет продольного перемещения в контакте моделирующее резьбовое соединение Mesh-connect-unzip (средние значение напряжения увеличится на 10 единиц)
3.В местах зазора – контакт удалить.
4.требования по заданию линейного контакта см. стр.63, 64

Verification, как Вы считаете…

[Cfytrr]

Verification,
На основе последних моделей попробовал решить Вашу задачу. Болт решил сделать целым и сгустил сетку в местах контакта:


Преднатяжение задал с помощью балочного элемента, по граням поставил скользящую заделку, в зоне "резьбы" помимо контакта запретил взаимное смещение узлов вдоль продольной оси, получил вот такую картину взаимодействия болта с нижним фланцем (верхний не показан) от преднатяжения и бокового давления:


По величине деформированного зазора видим, что заданный в модели зазор между верхним фланцем и болтом не закрылся, значит можем смело там контакт удалять.
Формульную связь между узлами можно задать так как сказал ьфлы в п.2., но в данной схеме удобнее так Mesh-Connect-Closest Link-<Узлы по первой поверхности>-<Узлы по второй поверхности>-Constraint Equations
Модель с результатами расчета тут (26.7 Мб, v.10.3)

[rongthieng]

Cfytrr бетон я знаю как моделировать типа нелинейного материала через function "strain vs stress". Балка с арматурой надо моделировать в виде Solid и арматура в виде Beam. А если длина пролета большая, разбиение балки типа Solid нужно большую память RAM computer? и время Analysis большой? Есть другой выбор?

[Cfytrr]

rongthieng,
К сожалению, я не имею большого опыта по расчету ж.б., но как уже говорил выше если есть преднапряжение арматуры, то раскрытие трещин не допускается, и значит весь бетон работает в упругой стадии.
По поводу большого количества элементов, при расчете схемы из пластинчатых элементов в количестве ~700000 штук, 24Гб RAM заканчиваются на раз, если считать в объемниках то верхний предел количества элементов наступит еще быстрей.
Как один из вариантов решения:
1. "ручками" рисуем поперечное сечение из квадратных плоских элементов, с фиксацией точек где установлена продольная рабочая арматура.
2. Превращаем их в гекса-солиды "выдавливая" на заданную длину вдоль пролета, в соответствующих точках между смежными узлами задаем элементы арматуры.
3. Копируем получившуюся сборку последовательно до тех пор пока не наберется весь пролет (соответственно сечение вдоль всего пролета будет постоянным, а армирование только продольным)
4. Если сетка в сечении фиксирует положение хомутов то кратно шагу сборок можно ставить поперечное армирование.
5. Аналогично п 1, 3 моделируем опорные диафрагмы, строго соблюдая соответсвие с уже построенной сеткой, иначе потом она не сошьется с пролетом.

У гекса-элементов есть одно замечательное свойство в отличии от тетра, их можно растягивать на любую величину, следовательно в тех местах пролета где не ожидается резких изменений напряженного состояния их можно сделать подлинней, что сократит число элементов в модели. Только вот наклонную арматуру в балке таким способом не задать . И следует помнить что узлы солидов не налагают ограничений на поворот, и чтоб прямые арматурины не крутились вдоль продольной оси по концам надо задавать небольшие вертикальные отгибы до ближайшего узла.
Ну вот и все, что я могу Вам посоветовать, может кто еще чего путнего подскажет.

[selega]

Сообщение от rongthieng кто знает как моделировать двухтавровые балки (ж/б пролетные строения моста) с преднапряжённой арматурой?

Какова цель Вашего расчета и какое натяжение арматуры - на бетон или на упоры? Если на упоры, то задача заметно усложнится корректным заданием взаимодействия арматуры с бетоном на длине зоны передачи напряжений и за ее пределами. Если не ошибаюсь, аналитически это явление еще никто не описал математически достаточно точно и относительно просто.
И еще один момент - на какой стадии работы балки необходимо выполнить расчет? Потому что крайне важно корректно учесть все потери предварительного напряжения в арматуре, а также в бетоне от обжатия, в том числе с учетом ползучести.
Результат расчета будет зависеть в том числе и от того, как Вы это все смоделируете.
Вообще, при таких глобальных задачах крайне желательно иметь возможность сравнить результаты расчета с экспериментальными данными. Иначе Вы будете что-то считать, а в итоге - получать нечто, совершенно не зная, насколько надежен результат.

А что касается алгоритма моделирования балки, к рекомендациям Cfytrr добавить нечего. На мой взгляд, это лучший вариант.

[Verification]

Cfytrr,
попробовал разобраться в представленном Вами решении. И возникли вот такие сомнения: на картине деформации, в зоне резьбового соединения, как-то смущает образующияся зазор - выглядит уж черезчур большим, или для картины утрированных деформаций это для данной задачи нормально и можно ограничиться Actual Deformation?
И, насколько я понял, можно задать аналогичную связь между узлами шпильки и гайки, или это будет излишне, и можно моделировать гайку и шпильку заедино?

ьфлы,

Сообщение от ьфлы 1.задать связи на узловое перемещение TY поверхностей воспринимающих давление. Как, не знаю...)

А зачем так закреплять поверхности на которые действует давление по оси Y? Ведь под действие внутреннего давления такая конструкция должна будет расширяться, а при вышеуказанных ГУ - это не так. По остальным замечениям добавить нечего, учел - исправил.

З.Ы. Огромное спасибо за предложенные варианты решения. Попробую сделать по схеме предложенной Cfytrr модель для "термической затяжки" и сравнить результаты.