Simulation, problème des singularités de contrainte

calculs · Mars 11, 2019, 10:24

Bonjour,

J’ai un problème de simulation avec ma pièce (vilebrequin).

Lorsque j’affine mon maillage dans ma pièce, les contraintes divergent à cause des singularités de contrainte détectées au niveau des arêtes vives.

Si j’ajoute des congés aux arêtes vives et j’arrondisse les coins où des gradients de contrainte élevés se produisent, combien le rayon que je veux choisir pour ces congés…car la contrainte varie énormément en fonction de ce rayon !

Existe-t-il d'autres méthodes pour ce type de problème des singularités ?

Vous trouverez ci-joint la pièce avec un schéma explicatif.

J'espère que vous pourrez m'aider.

190319--vilebrequin.rar

Zozo_mp · Mars 12, 2019, 9:02

Bonjour @calcul

je vais regarder votre pièce pour vérifier que vous êtes bien dans le cas des singularités de contrainte et non pas en présence de concentrations de contraintes légitimes.

Je vous tient informé dès que possible

Cordialement

Zozo_mp · Mars 12, 2019, 12:19

Bonjour @calcul

J'ai regardé votre simulation et je ne vois aucune singularité de contraintes.

Par contre ce que je vois

C'est que votre maillage est trop grossier ce qui fait que vous faites apparaître des contraintes max là ou dans les faits il n'y en a pas.
Un fois un maillage plus fin dans les valeur MIN vous arrivez à une valeur Von Mises de 64 pour une limite élastique de 235 et de plus aucune concentration de contrainte anormale.

Bref votre simulation est totalement erronée et ne sert qu'à faussement vous rassurer. D'autant que rappelez vous d'une précédente question ou je vous fis remarquer que les deux point faible étaient les soudures au niveau du vilebrequin et éventuellement une torsion excessive de l'arbre dans sa partie la plus longue. Comme par hasard votre simulation ne prend pas non plus en compte ces deux éléments

Cordialement

PS : Par contre je pense que vous auriez quand même intérêt à revoir la personne qui vous a formé sur SW simulation car je suis absolument désolé de vous dire cela de façon si abrupte car ce n'est pas dans l'esprit du forum mais votre simulation telle qu'elle m'apparait dans votre dernier fichier est un non sens complet. Je me réfère ici à vos déplacements imposés. Posez vous la question pourquoi vous n'utilisez pas de contrainte pivot ou charge de palier.
Il y a aussi une grosse incohérence par rapport à la fonction du petit arbre (celui qui est court). D'une façon générale je vous suggère de revoir les connecteurs de type axe, palier, cordon de soudure et pour les chargements l'utilité de "couple" par exemple.

calculs · Mars 13, 2019, 8:35

Bonjour Mr. Zozo

1/ Je n'étais peut-être pas précis sur ma question !

Dans premier étape, l’objectif est déterminé la contrainte MAX dans ces 3 corps (Main crankshaft axe/webs/Crankpin). Vous trouverez ci-joint plus de détails sur les définitions de ces 3 corps. Pour l’information, les 3 corps sont soudés entre eux (c’est pour cette raison, je n’utilise pas les contrainte pivot ou charge de palier, les connecteurs de type axe…

Ensuite, je calcule analytique (en appliquant une norme) la contrainte dans les cordons de soudures en utilisant les 3 valeurs de Von Mises MAX obtenues (par SolidWorks) sur ces 3 corps de mon modèle. J’étais obligé de passer par cette méthode car SolidWorks ne permet pas de faire de calcul de contrainte, en respectant en même temps la norme donnée, sur ces cordons de soudure. C’est pour cette raison, je ne modélise pas cordons de soudure !

Pour être beaucoup plus simple et rapide (12 simulations à faire: les charges sont tournées tous les 30° pour considérer toutes les possibilités), j’ai essayé de modéliser ma pièce en poutre. Mais le problème avec ce modélisation (en poutres), je ne peux pas lancer de test fatigue.

2/ Je n’obtiens pas le même résultat que vous ! Je ne vois pas comment vous avez obtenus la valeur Von Mises de 64 MPa sans concentration de contrainte anormale en gardant les mêmes chargement et déplacements imposé !? Pouvez-vous me précisez les valeurs de taille d’élément MIN et taille d’élément MAX que vous avez pris ?

Avez-vous essayé de raffiner le maillage encore plus pour voir si le valeur MAX de Von Mises converge ou diverge ? on ne peut pas conclure d’un seul calcul (même avec un seul maillage fin) s’il y a effectivement des singularités de contraintes ou pas !

-> L’outil « points sensibles de contrainte » indique bien qu’il y des points sensibles de contrainte (pièce jointe) !

Dans mon cas, et avec un maillages fins, j’obtiens une valeur qui varie entre 64-77 MPa, loin de 64 MPa que vous avez obtenu :

- 67 MPa pour un maillage (Taille d’élément MAX = 10 mm et taille d’élément MIN = 2 mm).

- 77 MPa pour un maillage (Taille d’élément MAX = 5 mm et taille d’élément MIN = 1 mm).

- 68.8 MPa pour un maillage (Taille d’élément MAX = 2 mm et taille d’élément MIN = 0.4 mm).

En plus, lorsque j’essaye à raffiner le maillage au niveau des arrêts sensibles au contrainte, j’obtiens des valeurs contraintes qui commence à se diverge (voir la pièce joint). C’est normal !

Je reviens à mes questions :

-Existe-t-il une méthode pour ce type de problème "points sensibles de contrainte" ?

-Je veux m’arrêter à quelle taille maillage pour voir une résultat raisonnable ? Et Pourquoi ?

Cordialement.

points_sensibles_de_contrainte.pdf

Zozo_mp · Mars 13, 2019, 10:46

Bonjour @calcul

Vous êtes seulement en présence de faux points sensible de contraintes pour les raisons suivantes.

Vous ne respectez pas les règles sacro-saintes de la simulation qui veut que l’on utilise toujours un modèle simplifié. Cela veut dire que par exemple comme dans votre cas vous avez un mini chanfrein (genre ébavurage) qui génère à lui seul un faux point sensible. Une simulation se fait toujours avant le modèle qui sert à faire la MEP ce qui veut dire que l’on le simplifie le plus possible en retirant tous les chanfreins, congés, inutiles, etc….

Idem pour le jeux H7 and C°

Retirer le mini chanfrein d’ébavurage et votre point sensible disparaitra !

Il faut toujours se méfier des zones en rouges en simulation surtout si on le montre au chef ou à un client.

Voici quelques éléments de preuves complémentaires sur ce que j’avance.

Vous avez un Von Mises qui est au tiers de la limité d’élasticité. Ce qui montre que du point de vue solidité vous êtes loin de la limite.
Si vous définissez un graphique du coefficient de sécurité avec une limite supérieur à 5 vous vous rendrez compte que vous êtes partout avec un coeff supérieur à trois
Si vous regardez à d’autres endroits vous avez aussi des faux positifs (sur l’arbre long ou vous avez des zones que je suppose d’appuis).
Les endroits ou vous n’avez pas les chanfreins d’ébavurage vous n’avez pas d’artéfact et donc pas de points sensibles.
Du point de vue des choix de la conception vous n’avez aucun congé dans les angles, ce qui vous génère automatiquement des concentrations de contraintes. Ce n’est pas grave mais là aussi cela peut vous générer des faux positifs. Si vos pièces étaient frettées vous n’auriez pas non plus ses faux positifs tout du moins tant que vous avez les efforts limités que vous indiquez. Vous aurez tout intérêt à avoir un assemblage très serré.

Ceci dit dommage que vous ne me donniez pas les vraies pièces mais seulement des pièces importées de je ne sais où : car je vous aurais montrer une autre façon de faire la simulation plus proche de la réalité, notamment sur la torsion de la portion longue de l'arbre.

Cordialement

presence_de_fausses_singularites_de_contraintes_.pdf