Расширенный нелинейный анализ в Femap Advanced Nonlinear Solver. Часть II

Это вторая часть статьи посвященной расширенному нелинейному анализу с особым упором на закритическое поведение объекта.

Ранее мы уже говорили о поведении при потере устойчивости на примере тонкостенного цилиндра. Данное руководство посвящено нелинейному анализу коробчатой балки.

Если вы не читали первую часть статьи о расширенном нелинейном анализе закритического поведения, нажмите сюда.

Обзор

Наша следующая демонстрация расширенного нелинейного анализа будет проводиться на примере коробчатой рамы/крыловидной конструкции.

Мы видим внешнюю сторону, а внутри можно увидеть ребра, лонжероны в кормовой и носовой части, и продольные балки.

Если посмотреть на толщину, то видно, что внутренняя сторона обладает гораздо большей плотностью, чем наружная.

Передняя часть крыла сильнее укреплена продольными балками, чем задняя, в которой  продольных балок нет вообще.

Стоит отметить один момент, касающийся этой модели – она полностью сделана из алюминия.

Проверка модели

Эта модель была построена при помощи нелинейных материалов. Мы обнаружили, что «нелинейная пластичность» наиболее  подходит для нелинейности работы материалов при проведении расширенного нелинейного анализа.

Если Вы собираетесь работать с нелинейной пластичностью, Вам следует сначала убедиться в двух моментах:

1.      Вам необходимы критерии пластичности (yield criteria) и изначальное пластическое напряжение (yield stress) соответствует этому.  Мы устанавливаем критерий Мизеса (von Mises)

2.      Вам необходима зависимость функций. Устанавливаем параметр “Stress v. Strain.” (напряжение-деформация)

Смотрим на функцию

Это раздел Stress vs. Strain. В режиме упругой деформации мы дошли до давления 65 KSI (тысяч фунтов на кв. дюйм), а в пластическом режиме мы ушли намного дальше.

Одна подсказка для сходимости: если вы собираетесь работать с нелинейным пластичным материалом, вы должны попробовать и расширить кривую так сильно, сколько сможете. Постарайтесь убедиться, что ваша модель не выходила за пределы кривой зависимости деформаций от нагрузок.

Результат

Теперь мы готовы выйти на финишную прямую.

Как можно заметить, появилась потеря устойчивости обшивки в некоторых местах крыла.

Взглянув на заднюю сторону, вы увидите, что не только обшивка была деформирована и сбросила нагрузку, а изменения начались и в других частях конструкции.

На задней части можно увидеть неровности на сетке и пластическое напряжение в этой зоне увеличилось на 50% (что, скорее всего, приведет к полной потере устойчивости)

Спереди же мы можем наблюдать большую активность.

Продольные балки начали колебаться. Эти колебания выходят за пределы движения в одной плоскости что, скорее всего, приведет к разгрузке.

Далее давайте начнем с более раннего временного периода и посмотрим, что произойдет, когда мы будем наращивать нагрузку.

Как мы видим, все больше и больше обшивки будет терять устойчивость, и в конечном итоге будет оказывать давление на лонжерон.

В нелинейном анализе хорошо то, что, даже учитывая всю потерю устойчивости и нелинейность в нашей модели, мы все еще можем получить сходимость и посмотреть, что произойдет с запланированным и незапланированным напряжением.

Управление Анализом (AnalysisManager)

Когда вы работаете в режиме нелинейного анализа, окно Управления анализом появляется во всплывающем меню.

На этом графике вы увидите, сколько потребуется вашему решению, чтобы произошла сходимость.

Это не прямая линия, квадратом выделено место, где модель испытывает трудности при сходимости.

Если вспомнить нашу модель, между временными шагами 20 и 30 начала формироваться потеря устойчивости обшивкой.

Вы можете использовать это, чтобы устранить неисправность и выяснить, где вы хотите добавить несколько временных шагов или изменить сходимость параметров, чтобы помочь вашим параметрам сойтись.

Заключение

Расширенный нелинейный анализ может быть использован в целях получения более реалистичного решения, когда существуют геометрические или материальные нелинейности. Он может уловить потерю устойчивости и предложить решения для дальнейшего исследования закритического поведения.

Рекомендуем прочитать

Расширенный нелинейный анализ в Femap Advanced Nonlinear Solver. Часть II

Это вторая часть статьи посвященной расширенному нелинейному анализу с особым упором на закритическое поведение объекта. Ранее мы уже говорили о поведении при потере устойчивости на примере тонкостенного цилиндра. Данное руководство посвящено нелинейному анализу коробчатой балки.
прочитать статью

Femap с NX Nastran Advanced Nonlinear (sol 601/701)

В данной статье мы рассказали о преимуществах модуля Femap с NX Nastran Advanced Nonlinear, который позволяет анализировать модели при нелинейным контакте деталей, при нелинейных свойствах материала, а также учесть геометрическую нелинейность (большие деформации). Описаны все виды расчетов по категориям: Контакт, Нелинейность материала, Геометрическая нелинейность, Преимущества моделирования, Методы решения, Переход от линейного к нелинейному анализу, Статический и переходно динамический анализ, Скрытые и явные решения.
прочитать статью

Расширенный нелинейный анализ в Femap Advanced Nonlinear Solver. Часть I

В данной статье мы расскажем про расширенный нелинейный анализ (SOL 601/701) в программной среде Femap Advanced Nonlinear Solver. Проведем анализ поведения конструкции (на примере тонкостенного цилиндра) до и после потери устойчивости. Продемонстрируем возможности настройки параметров нагрузки (Loads), решателя (Solver Parameters) и сходимости (Convergence Parameters). Продемострируем как линейный анализ спрогнозирует потерю устойчивости при нагрузке ~ 3356,6 кг, в то время как расширенный нелинейный анализ рассчитает нестабильность уже при 2177,2 кг.
прочитать статью