Wykonuję standardowe testy na skrzydłach windy i napotykam problem podczas modelowania w SolidWorks Static Simulation. Oto szczegóły moich rzeczywistych testów:
1. próba:
Siła 300 N jest przykładana do środka arkusza, który jest rozłożony na powierzchni 5 cm².
Zmierzone odkształcenie sprężyste wynosi 15 mm, po którym następuje powrót na miejsce z trwałym odkształceniem 1 mm.
2. próba:
Do środka arkusza przykładana jest siła 1000 N, rozłożona na powierzchni 100 cm².
Odkształcenie sprężyste wynosi około 35 mm, z całkowitym powrotem bez trwałego odkształcenia.
Podczas modelowania tych testów w SolidWorks, z osadzeniem na końcach i siłą przyłożoną w środku do powierzchni styku, spodziewałem się uzyskać większe naprężenia w pierwszym teście (300 N / 5 cm²) niż w drugim (1000 N / 100 cm²), ze względu na rozkład obciążenia. Odpowiada to rzeczywistym obserwacjom, w których test 1 wchodzi w plastyczną strefę materiału, podczas gdy test 2 pozostaje w strefie sprężystej.
Jednak po skalibrowaniu mojej symulacji widzę większe naprężenie dla drugiej próby (a więc trwałe odkształcenie), co jest sprzeczne z intuicją i niezgodne z rzeczywistymi wynikami. Dzieje się tak nawet wtedy, gdy oba wyniki są poniżej granicy plastyczności, test 2 wykazuje większy stres.
Zastanawiam się, czy powinienem użyć modułu nieliniowej symulacji statycznej. Dlaczego klasyczny moduł statyczny miałby nie być prawidłowy, nawet gdyby pozostał poniżej granicy sprężystości? Jeśli ktokolwiek ma jakieś wskazówki, aby wyjaśnić to zachowanie, jestem za tym.
To, co szokuje moją intuicję, to fakt, że dla tej samej geometrii/materiału części oczekuje się mniejszego naprężenia przy wysiłku pomnożonym przez ponad 3... Nawet jeśli nastąpi zmiana wymiarów strefy obciążenia, wydaje się to zaskakujące z teoretycznego punktu widzenia, ponieważ wydaje się, że mamy do czynienia z belką (?) osadzoną na obu końcach, poddaną wyśrodkowanej sile " odcinającej ". Tym bardziej zaskakujące, jeśli wyniki testów potwierdzą ten paradoks. Chyba, że jest to cienka blacha, a odkształcenie polega na " przebiciu " powierzchni ładunkowej...
Aby spróbować zidentyfikować problem, musisz udostępnić swoje dane, geometrię części, materiał i wyniki testów praktycznych, zwłaszcza położenie trwale zdeformowanego obszaru.
Problem wynika z warunków brzegowych, które nie odzwierciedlają Twojego testu. Nie wydaje mi się, żebyś spawał blachę na nieskończenie sztywnej konstrukcji. Dlatego nie należy umieszczać wgłębień z 2 stron: To znacznie usztywnia model, ponieważ ogranicza zginanie, ponieważ 2 końce nie mogą się poruszać.
Musisz zagłębić się z jednej strony. i nałożyć ograniczenia, aby ograniczyć ruchy arkusza w kierunku prostopadłym do siły drugiego. Osobiście ograniczyłbym tylko krawędź, w przeciwnym razie tworzy się powierzchnię lokalną, aby ograniczyć przemieszczenie na tej ograniczonej powierzchni. Jeśli brama jest w jednej podporze po obu stronach, idealnym rozwiązaniem jest przeprowadzenie symulacji z drzwiami + 2 elementami podporowymi i zarządzanie stykami (z drugiej strony znacznie dłuższe obliczenia z zarządzaniem kontaktami).
Rzeczywiście, między tymi dwiema siłami występuje współczynnik około 3, ale są one stosowane w różny sposób. Siła 300 N rozkłada się na powierzchni 5 cm², co odpowiada ciśnieniu 0,6 MPa, natomiast siła 1000 N rozkłada się na 100 cm², wytwarzając nacisk 0,1 MPa na blachę. Załączam cechy, których użyłem:
Materiał: Stal DX51D
Geometria: Blacha ma grubość 1,2 mm. Pozostałe wymiary to: szerokość 23,3 mm, długość 290 mm, wysokość 2010 mm. Wyniki rzeczywistych testów można znaleźć poniżej. Ponieważ mogę dołączyć tylko jeden plik na raz, wyślę je do Ciebie w wielu zgłoszeniach. (zobaczysz też jak wygina się blacha)
Witam Dziękuję za odpowiedź. Rzeczywiście mogę do tego użyć funkcji wymuszonych przemieszczeń, ale jeśli dobrze rozumiem, blokujesz przemieszczenia prostopadłe do siły, ale co z przemieszczeniami w kierunku siły?
Przepraszam za nieporozumienie. Chodziło mi o to, aby blokować ruchy w kierunku równoległym do wysiłku a nie w kierunku prostopadłym (albo tam trzeba dać swobodę poruszania się blachy). Zdjęcia testowe nie pokazują, jak trzymana jest blacha. To właśnie określi warunki, które należy zastosować na górze i na dole. Są szanse, że będą to tylko proste podpory (ewentualnie z zaciskiem, aby zapobiec przesuwaniu się blachy na boki).
Ok, dziękuję, tak mi się wydawało, więc to modelowałem. Z drugiej strony, moje wyniki nadal wskazują na wyższy stres dla testu numer 2, podczas gdy w prawdziwych testach tak nie jest...
Zgadzam się z @froussel do modelowania za pomocą prostych podpór na poziomie dwóch krawędzi na końcach skrzydła, prawdopodobnie prowadzonych w rowku (i za pomocą rolek?). Bardziej realistyczne styki niż wgłębienia. Do modelowania wystarczy wybrać krawędzie i związać je zerowymi przemieszczeniami, we wszystkich trzech kierunkach dla jednej z nich i prostopadłą do powierzchni dla drugiej.
Zmiana rodzaju podparcia nie zmienia mojej intuicji: pomnożenie wysiłku przy 3,3 spowoduje odkształcenie i większe naprężenie przy 1000 N niż przy 300 N. Fakt, że powierzchnia nośna zwiększa się od 5 do 100 cm² (średnica podpory 25 mm lub 113 mm) zasadniczo nie zmienia rzeczy, po prostu współczynnik wzrostu naprężenia (lub przemieszczenia) będzie nieco mniejszy niż 3,3.
Przeprowadziłem symulację skrzydła z przekrojem Twojego schematu i jego grubością, bez żadnego wzmocnienia. Wniosek: w obu przypadkach granica sprężystości (290 MPa?) zostaje przekroczona, w pierwszym przypadku o 45%, bardzo lokalnie, a w drugim (1000N), o 155%, w sposób bardziej rozległy. Oznacza to, że w obu przypadkach występują trwałe odkształcenia. Liniowa symulacja statyczna nie pozwala nam poznać wartości...
Na koniec pytanie: uzasadnione jest wątpienie w symulację, jeśli jej wyniki bardzo różnią się od mierzonej rzeczywistości. Ale warunki prawdziwego testu również mogą być kwestionowane: dokładność pomiaru (oceń mm taśmą mierniczą!), w którym miejscu skrzydła, jakie odniesienie do pochodzenia pomiaru (sąsiedni liść?), możliwe przemieszczenia na poziomie podpór...
@m.blt Okej, dziękuję za te wyjaśnienia, ale nie do końca rozumiem, dlaczego powierzchnia podparcia nie odgrywa większej roli w uzyskiwanym naprężeniu. Chociaż siła jest mnożona przez 3,3, powierzchnia nośna jest mnożona przez 20. I to właśnie ma tendencję do zmniejszania ograniczeń drugiej próby. σ=F/S, więc dla testu 300N/5 cm² jesteśmy na poziomie 60N/cm², a dla testu 1000N/100cm² na poziomie 10N/cm², co dla mnie znacznie zmienia sytuację. Naprężenie lokalne będzie znacznie bardziej skoncentrowane w teście przy 300N. Jeśli podsumuję; Dla mnie wzrost powierzchni znacznie bardziej łagodzi wzrost wytrzymałości.
PS: Potwierdzam, że w przyszłości konieczne będzie zrobienie czegoś lepszego niż wstążka do prawdziwych testów, jeśli naprawdę chcemy porównać!
Witam Należy uważać, aby nie pomylić ciśnienia zewnętrznego z naprężeniem wewnętrznym części, które jest zasadniczo wynikiem jej wygięcia wokół dwóch kierunków powierzchni (x i z).
Na belce pokazanej poniżej ciśnienie jest niższe przy 1000 N na 100 cm² niż przy 300 na 5 cm², ale wynikowa siła jest 3,3 razy większa, moment również się zgina, a maksymalne naprężenie również następuje po x. Problem jest nieco bardziej złożony w przypadku liścia, ponieważ jest to skorupa (2D), a nie belka, ale zasada pozostaje...
Dodam jeszcze, że kierunek walcowania blachy, jak również płyt z innego odlewu to czynniki, które mogą zmienić wyniki w rzeczywistych testach. Dokonałem już porównania rzeczywistego/statycznego zbiorników ze stali nierdzewnej, wyniki były spójne, ale przemieszczenie było często bardziej wyraźne w technologii cyfrowej niż w rzeczywistości, z zaniedbanymi czynnikami, takimi jak ZAT, laminowanie, promień gięcia itp.
