| Autor |
Model zastępczy blachy trapezowej |
PaBlo1920
Użytkownik
Postów: 11
Data rejestracji: 16.09.14 |
| Dodane dnia 09/16/2014 13:45 |
|
|
Witam.
Chciałbym zastąpić blachę trapezową (materiał izotropowy), płaską blachą (materiał ortotropowy).
http://imageshack.com/f/p9IH4PHGj
Problem polega w przeliczeniu danych materiałowych. Przegięcia powodują większą sztywność w danej osi (na rys oś Y).
Mam daną geometrię blachy trapezowej oraz materiał (Moduł Younga (E), Moduł Kirchhoffa (G), współczynnik Poissona, gęstość).
Obliczenia porównawcze wykonuje w MSC Patran, dane materiałowe jakie muszę zadeklarować w 2d_orthotropic:
http://imageshack.com/f/eyDcyZZij
Na stronie: http://kb.plaxis.nl/tips-and-tricks/material-datasets-plates-sheet-pile-wall-bending
znalazłem, sposób przeliczenia od razu z gotowym arkuszem kalkulacyjnym. Cała procedura dokładniej jest opisana w pdf który można znaleźć na stronie (PLAXIS Material Models Manual 2014; rozdział 15.6 3D PLATES).
Zrobiłem dwa modele w SolidWorks i importowałem do Patrana. Za pomocą arkusza wyliczyłem potrzebne wartości materiałowe i zadeklarowałem dla modelu z prostymi ścianami.
Otrzymane wyniki:
przemieszczenia trapez: http://imageshack.com/f/ipGavYBIj
przemieszczenia prosta: http://imageshack.com/f/pd4W9exRj
naprężenia trapez: http://imageshack.com/f/kmAsHSV7j
naprężenia prosta: http://imageshack.com/f/f0w4AG7wj
Wydaje mi się, że modele pracują prawidłowo, a różnice w wynikach są spowodowane przez nieodpowiednie przeliczenie materiału.
Znalazłem również inne podejście do problemu:
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0020768312000637/pdf?md5=4f439ed78bc76904bf36d0cc509c8ff6&pid=1-s2.0-S0020768312000637-main.pdf
http://www.hindawi.com/journals/isrn/2011/979532/
Lecz nie potrafię otrzymać wszystkich wartości potrzebnych do obliczeń
Zwracam się z prośbą o pomoc, wszelkiego rodzaju pomysły. Jak stworzyć model zastępczy blachy trapezowej, aby w porównaniu modeli otrzymać zbliżone wyniki?
Edytowane przez PaBlo1920 dnia 09/16/2014 23:04 |
|
|
| Autor |
RE: Model zastępczy blachy trapezowej |
piotr
Super Administrator
Postów: 1432
Data rejestracji: 17.05.07 |
| Dodane dnia 09/16/2014 17:13 |
|
|
Bardzo fajne materiały! Już za to należą ci się podziękowania.
Wydaje się , po eksperymentach numerycznych opisanych w drugiej pracy (IJSS), druga metoda wydaje się być wiarygodna. Nie czytałem pracy od deski do deski więc podpowiedz których danych nie potrafisz uzyskać?
ps. W pierwszej pracy wydaje się, że arbitralne przyjęcie sztywności w proporcjach liczbowych (niezależnie od parametrów geometrycznych w zasadzie poza polem) jest mocno niepewne i może dotyczyć tylko określonej klasy zależności wymiarowych, np typowej (wg tej pracy) blachy trapezowej... |
|
|
| Autor |
RE: Model zastępczy blachy trapezowej |
PaBlo1920
Użytkownik
Postów: 11
Data rejestracji: 16.09.14 |
| Dodane dnia 09/16/2014 20:12 |
|
|
|
Bardzo fajne materiały! Już za to należą ci się podziękowania.
Wydaje się , po eksperymentach numerycznych opisanych w drugiej pracy (IJSS), druga metoda wydaje się być wiarygodna. Nie czytałem pracy od deski do deski więc podpowiedz których danych nie potrafisz uzyskać?
ps. W pierwszej pracy wydaje się, że arbitralne przyjęcie sztywności w proporcjach liczbowych (niezależnie od parametrów geometrycznych w zasadzie poza polem) jest mocno niepewne i może dotyczyć tylko określonej klasy zależności wymiarowych, np typowej (wg tej pracy) blachy trapezowej...
Z IJSS z Tabeli nr3 wyliczyłem składowe macierzy sztywności metodą Samanta and Mukhopadhyay (1999).
Następnie z http://www.hindawi.com/journals/isrn/2011/979532/ wyliczyłem Ex, Ey, Gxy (wzór 6).
Deklarując Ex, Ey, Gxy pojawia się komunikat o niespełnieniu warunku "The given values of E11, E22 and Nu12 do not satisfy the condition that E11/E22 > Nu12*Nu12. Do you wish to continue?"
Przykład podany w HINDAWI (tabela 4.) również nie spełnia tej zależności.
Wpisywałem również przypadkowe wartości Ex, Ey, Gxy aby spełniały warunek, lecz nie otrzymywałem żadnych wyników (brak pozostałych wartości)
Partan jeszcze potrzebuje Gxz, Gyz (scrn w poprzednim poście). Współczynnik Poissona i gęstość raczej można przyjąć taką samą jak w materiale izotropowym.
PS. Różne oznaczenia: Ex=E11, Nu12=Gxy... itp. |
|
|
| Autor |
RE: Model zastępczy blachy trapezowej |
Leonardo
Użytkownik
Postów: 90
Data rejestracji: 22.02.11 |
| Dodane dnia 09/16/2014 20:47 |
|
|
Modeli zastępcze blach profilowanych, w tym trapezowych są znane. Bez względu na ich złożoność nie da się raczej uzyskać całkowitej zbieżności. Najlepsze, najbardziej zgodne rezultaty otrzyma się prawdopodobnie tylko w zakresie przemieszczeń i to przy obciążeniach równomiernych.
W programie Autodesk Robot jest zaimplementowana na sztywno możliwość zdefiniowania przekroju blachy profilowanej, która automatycznie jest konwertowana przez program na panel o ortotropowej charakterystyce. W helpie natomiast podano wzory na sztywności składowe wchodzące do macierzy sztywności elementów o takich zastępczych charakterystykach. Warto porównać stosowane tam wzory z tymi cytowanymi tutaj. |
|
|
| Autor |
RE: Model zastępczy blachy trapezowej |
piotr
Super Administrator
Postów: 1432
Data rejestracji: 17.05.07 |
| Dodane dnia 09/16/2014 21:40 |
|
|
Czy NU to rzeczywiście G, czy raczej współczynnik Poissona?
Niespełnienie warunku Ei/Ej=vij/vji (pierwszy indeks przy współczynniku Poissona informuje o tym, jakie naprężenie normalne powoduje
odkształcenie liniowe natomiast drugi indeks opisuje kierunek odkształcenia liniowego) to niespełnienie symetrii macierzy podatności sprężystej. Twojego warunku nie mogę sobie przypomnieć - jeśli możesz podpowiedz, bo coś mnie zaćmiło. |
|
|
| Autor |
RE: Model zastępczy blachy trapezowej |
PaBlo1920
Użytkownik
Postów: 11
Data rejestracji: 16.09.14 |
| Dodane dnia 09/16/2014 22:29 |
|
|
|
piotr napisał/a:
Czy NU to rzeczywiście G, czy raczej współczynnik Poissona?
Niespełnienie warunku Ei/Ej=vij/vji (pierwszy indeks przy współczynniku Poissona informuje o tym, jakie naprężenie normalne powoduje
odkształcenie liniowe natomiast drugi indeks opisuje kierunek odkształcenia liniowego) to niespełnienie symetrii macierzy podatności sprężystej. Twojego warunku nie mogę sobie przypomnieć - jeśli możesz podpowiedz, bo coś mnie zaćmiło.
Nie jestem pewny, lecz wydaje mi się że Nu = moduł Kirchhoffa.
http://imageshack.com/f/ippRkmT5j
Jeżeli chodziłoby o Poissone to warunek byłby spełniony, a nie jest .
Muszę przestudiować tego HELPA z Autodesk Robot, dzięki za informacje Leonardo. |
|
|
| Autor |
RE: Model zastępczy blachy trapezowej |
piotr
Super Administrator
Postów: 1432
Data rejestracji: 17.05.07 |
| Dodane dnia 09/17/2014 22:22 |
|
|
Nu w PATRANIE to współczynnik Poissona. Cytat z dokumentacji:
Description
Elastic Modulus
Elastic modulus, E, (Youngr17;s modulus). Can be temperature dependent.
Poisson Ratio
Poissonr17;s ratio (NU). Can be temperature dependent. Should be between -1.0 and 0.5.
Shear Modulus
Shear modulus (G). Can be temperature dependent.
Density
Density (RHO). Can be temperature dependent.
Thermal Expansion Coefficient
Thermal coefficient of expansion (A). Can be temperature dependent.
Structural Damping Coefficient
Structural damping coefficient (GE). Can be temperature dependent.
Reference Temperature
Reference temperature (TREF).
|
|
|
| Autor |
RE: Model zastępczy blachy trapezowej |
PaBlo1920
Użytkownik
Postów: 11
Data rejestracji: 16.09.14 |
| Dodane dnia 09/17/2014 23:50 |
|
|
Dzięki Piotrze za informacje, mój błąd :|
Jeżeli warunek jest spełniony, to i tak nie otrzymuje wyników, ponieważ brakuje dwóch pozostałych Shear modulus (G). |
|
|
| Autor |
RE: Model zastępczy blachy trapezowej |
PaBlo1920
Użytkownik
Postów: 11
Data rejestracji: 16.09.14 |
| Dodane dnia 09/18/2014 16:49 |
|
|
Przejrzałem tego HELPa z Autodesk Robot i raczej to mi się nie przyda, albo nie umiem z tego skorzystać. Autodesk Robot http://help.autodesk.com/view/RSAPRO/2015/PLK/?guid=GUID-A27B3B93-40F0-4D88-91CC-0AA50F6F52B5 wylicza sztywności tarczowe, ścinania i zginania.
Po rozszyfrowaniu Nu przez Piotra, zacząłem szukać błędu w współczynniku Poissone. Przyjmując 0.3 popełniałem błąd i warunek o którym wcześniej pisałem nie był spełniony.
W programie miałem podać ν12, a nie v.
Wyliczając: v12 = D11/D22*v problem został rozwiązany, lecz nie otrzymywałem wyników, powód? Brak zadeklarowanego Gxz, Gyz. Te moduły Kirchhoffa przyjąłem =1, w celu otrzymania jakichkolwiek wyników.
To co otrzymałem:
https://imageshack.com/i/ipju73mYj
Okazało się, że rozkłady pól są praktycznie identyczne w obu modelach. Niestety przemieszczenia różnią się 5tym rzędem wielkości.
Zmieniając Gxz, Gyz na dowolne wartości liczbowe, wyniki nie ulegają zmianie przy takich warunkach brzegowych jak na scrn (modele nie były inaczej obciążane).
Przejście z izotropowego materiału na ortotropowy metodą z IJSS jest dokładniejsze niż PLAXIS.
Pozostaje pytanie, ile mają wynosić moduły Kirchhoffa oraz jak uzyskać zbliżone przemieszczenia?
Edytowane przez PaBlo1920 dnia 09/18/2014 16:50 |
|
|
| Autor |
RE: Model zastępczy blachy trapezowej |
piotr
Super Administrator
Postów: 1432
Data rejestracji: 17.05.07 |
| Dodane dnia 09/19/2014 16:53 |
|
|
Czy dobrze widzę (niestety wzrok nie ten, a obrazek mały), że mamy do czynienia ze ściskaniem? jeżeli tak to w miejsce naprężeń redukowanych daj tarczowe.
|
|
|
| Autor |
RE: Model zastępczy blachy trapezowej |
Staszkinson
Użytkownik
Postów: 35
Data rejestracji: 16.02.12 |
| Dodane dnia 09/19/2014 18:07 |
|
|
[b]piotr napisał/a  /b]
Czy dobrze widzę (niestety wzrok nie ten, a obrazek mały), że mamy do czynienia ze ściskaniem? jeżeli tak to w miejsce naprężeń redukowanych daj tarczowe.
Pozwolę sobie odejść delikatnie od głównego tematu i zapytam - dlaczego w analizowanym przypadku polecił Pan sprawdzić naprężenia tarczowe? Rozumiem, że mamy do czynienia ze ściskaniem i tarczową pracą układu, ale czy w tym momencie naprężenia zredukowane nie są miarodajne?
W jakim innym przypadku kryterium naprężeń zredukowanych nie powinno być stosowane? |
|
|
| Autor |
RE: Model zastępczy blachy trapezowej |
piotr
Super Administrator
Postów: 1432
Data rejestracji: 17.05.07 |
| Dodane dnia 09/21/2014 21:12 |
|
|
Jeżeli modele mają być adekwatne to akurat blacha trapezowa od zwykłej blachy nie powinna się niczym różnić w naprężeniach tarczowych Jeżeli więc różnica by była to znaczyłoby, że byc może różnica wyników naprężeń redukowanych wynika z innych błędów modelowania. Przy czystym ściskaniu błędy stałych materiałowych typu G nie powinny mieć istotnego znaczenia.
Pamiętajmy, że naprężenie redukowane jest obrazem jednowymiarowym złożonego (wielowymiarowego) stanu naprężenia w ciele. Naprężenia redukowane daje informację o stanie wytężenia konstrukcji nie daje jednak informacji co tego wytężenia jest powodem. |
|
|
| Autor |
RE: Model zastępczy blachy trapezowej |
PaBlo1920
Użytkownik
Postów: 11
Data rejestracji: 16.09.14 |
| Dodane dnia 09/22/2014 20:17 |
|
|
Zastosowałem materiał izotropowy dla obu modeli (trapezowego oraz prostego). Okazało się że przemieszczenia w trapezowej wyszły 25mm a w prostej 0.0003mm ==> co jest totalną bzdurą!!
Popełniłem błąd w materiale izotropowym dla blachy trapezowej, moduł Younga (E = 2.06), a powinno być 2.06e5. Stąd wynikł błąd w przemieszczeniach.
Poniżej przedstawiam to co otrzymałem po skorygowaniu błędu.
PRZEMIESZCZENIA:
prosty: 3.79e-4
trapez: 2.46e-4
błąd: 54%
NAPRę¯ENIA:
prosty: 5.90e-2
trapez: 4.87e-2
błąd: 19%
Różnice błędu są duże, lecz jeszcze sprawdzę przy innych stanach obciążenia jak zachowują się modele.
PS. Wyniki są otrzymane metodą Samanta & Mukhopadhyay przy dwóch modułach Kirchhoffa = 1,
metodą PLAXIS nadal nic nie wychodzi.
Edytowane przez PaBlo1920 dnia 09/25/2014 15:31 |
|
|
| Autor |
RE: Model zastępczy blachy trapezowej |
Leonardo
Użytkownik
Postów: 90
Data rejestracji: 22.02.11 |
| Dodane dnia 09/22/2014 20:35 |
|
|
|
W żadnym wypadku, poza stanem błonowym ze swobodą odkształceń poprzecznych, naprężenia tarczowe dla blachy trapezowej i płaskiej nie będą sobie równe przy ściskaniu. Rozpatrywany przypadek wygląda na nieprzesuwnie podparty na dole i uchwycony elementami sztywnymi na górze blokującymi jego odkształcenia. Na mapach widać inne deformacje w rejonie naroży i inne na ścianach i wyraźnie beczułkowaty kształt. W związku z tym poza szczególnym przypadkiem równość naprężeń ani tarczowych ani zredukowanych nie nastąpi. ¯adne parametry zastępcze modelujące blachę trapezową nie doprowadzą do wartości identycznych, choć mogą być zbliżone, w rejonach podparć lub brzegów. |
|
|
| Autor |
RE: Model zastępczy blachy trapezowej |
piotr
Super Administrator
Postów: 1432
Data rejestracji: 17.05.07 |
| Dodane dnia 09/24/2014 18:43 |
|
|
|
Jak rozumiem sens zastępowania jednego modelu innym leży w tym by nowy model przynosił te sam (lub lepsze) wyniki co model pierwotny. Tu model wieloelementowy blachy trapezowej zastępujemy niewieloelementowym blachy płaskiej ortotropowej. Oczywiście , że porównywanie naprężeń lokalnych, chociażby ze względu na efekty lokalne przy zagięciach blachy trapezowej nie ma sensu. Jednakże akurat czyste ściskanie powinno odsiać te efekty i zminimalizować je tak by uzyskać b. podobne wyniki. W końcu dla takiej konstrukcji jak na rysunku to nawet analogia prętowa powinna dać znacznie lepsze przybliżenie niż pokazane w przykładzie wyniki. Także ortotropowość nie powinna mieć w tym konkretnym przypadku istotnego znaczenia. Mamy w końcu do czynienia z modelem liniowym. Konkluzja dla mnie jest taka błąd jest raczej natury podstawowej i nie dotyczy modelu jako takiego tylko jego realizacji. Czytaj: wyliczenia sztywności zastępczych lub błędu modelowania. |
|
|
Użytkownicy Online
ew thread" po prawej stronie.
