Доброго времени суток, коллеги!!!
Возник такой вопрос: Сварены 2 листа под углом 90 градусов. Возможно ли посчитать каким-либо образом сварной шов в APM FEM, библиотке Компаса V13?
Сам сидел думал. Что можно нарисовать сварной шов,отдельно считать?он будет ,как другой объект?Или есть еще проще?С помошбю указания каких-либо свойст?
Добрый день!
Сначала наверное есть смысл сказать, что с использованием метода конечных элементов для расчета прочности конструкций можно посчитать (теоретически) все что угодно!
Что касательно вопроса расчета сварных швов... Здесь два пути. Первый, воспользоваться инженерными методиками, которые заложены в модуль по расчету соединений APM Joint (входит в состав системы APM WinMachine). Второй, более сложный, это вести расчет "в лоб". Т.е. смоделировать сборку, где в качестве деталей будут участвовать и детали-сварный швы. Не забыть задать при этом швам нужные параметры материала. Далее придется достаточно мелко разбить на конечные элементы области сборки содержащие сварные швы (можно пользоваться коэффициентами сгущения) ввиду их малого размера. Ну и посчитать сборку. Далее, анализируя результат, нужно будет понять - напряжения, возникающие в сварном шве больше или меньше допускаемых. Соответственно сварной шов выдержал или нет. Т.е. получается, что в такой постановке вы провели проверочный расчет.
Также отмечу, что в большинстве случаев, когда сварные швы считаются с использованием МКЭ, необходимо задействовать возможности 64-х версий расчетного ПО, т.к. обычно объем обрабатываемой информации может быть "не подъемным" для обычных 32-х разрядных версий. Кстати, версия APM FEM x64 уже готовится. Ее выпуск намечен на конец этого года.
Рассчитать сварочный шов путём его моделирования в трёхмерке - весьма и весьма приближённый метод. В первую очередь надо понимать вид и процесс сварки, неравномерность и глубину корня шва в сечении (в том числе, возможное содержание неметаллов, свищей и трещин) и изменение физико-химических свойств наплавленного материала и прилегающих к нему областей свариваемого металла (отпуск - рекристализация). Порой две одинаковых детали, сваренные одной сваркой, но разными сварщиками критично отличаются по многим показателям :-)))
Кстати, хотел уточнить, после выпуска APM FEM х64 он автоматически будет включён в комплект поставки Компаса 3Д или это будет опция?
Спасибо за ответы!Но больше поинтересовался для общего познания!))скажем,просто сварил 2 балки и проверить (просчитать) сварной шов и наглядно посмотреть!Всем спасибо.Получается,что как сказал Sergey APM,я правильно думал.Всем спасибо.
Что касается ресурсов вычисления,то и 32-х разрядных систем пока хвататет...все зависит от железяк.)
Здравствуйте. А может мне кто-нибудь пояснить каким образом учитывать допускаемое напряжение на срез для сварного шва при расчете в APM Joint? Заранее спасибо :)
Весь расчет сводится к расчету коэффициентов запаса статической и усталостной прочности, основой для анализа являются физические свойства свариваемого материала.
Если есть желание разобраться посмотрите здесь (http://www.apm.ru/download/documentation/2011/APM_Joint_10.1.pdf)
Уважаемый Goran, руководство это читал, но так и не понял того, что хотел. Меня интересует, что они подразумевают под коэффициентом запаса текучести деталей крепления и как его выбирать. Как я понимаю, это не коэффициент запаса прочности по пределу текучести. Извините, если говорю глупости.
Цитата: Alex X от 21.09.12, 11:30:15
... что они подразумевают под коэффициентом запаса текучести деталей крепления и как его выбирать. Как я понимаю, это не коэффициент запаса прочности по пределу текучести. ...
Наоборот, в принципе это и есть запас прочности по текучести. Как мне объясняли, смысл заключается в системе расчета, если расчет ведется по предельному состоянию, то коэффициента не будет (вернее он будет равен 1), а если по допускаемым напряжениям, то коэффициент может быть 2, 2,5, ...5 и т.д. в зависимости от требований нормативной документации к проектируемому оборудованию, еще эти коэффициенты называют коэффициентами безопасности.
Основной принцип анализа сводится к тому, что при К=1 вероятность поломки (надежность) составляет 50%, при К>2 надежность стремится к 100% а поломка соответственно к 0%. Вот где-то так. :)
Все вроде бы так, а вроде бы и не так... 8-) . Для стали Ст3пс предел текучести составляет 245МПа, проверочный расчет сварного соединения с заданным катетом 4мм выдает коэффициент запаса прочности по пределу текучести 2,8354 , а максимальное касательное напряжение при этом составляет 51,8445 МПа. Перемножаем 51,8445 на 2,8354 и получаем 147 МПа, что составляет 0,6 от 245 МПа. :?:
Предел текучести он ведь задан для деформации растяжения. А при срезе, как Вы и считаете, действуют касательные напряжения. Отсюда и несоответствие.
Цитата: Alex X от 21.09.12, 13:21:28
.... Для стали Ст3пс предел текучести составляет 245МПа, проверочный расчет сварного соединения с заданным катетом 4мм выдает коэффициент запаса прочности по пределу текучести 2,8354 , а максимальное касательное напряжение при этом составляет 51,8445 МПа. Перемножаем 51,8445 на 2,8354 и получаем 147 МПа, что составляет 0,6 от 245 МПа. :?:
Что соответствует пределу выносливости для данного материала
Цитата: Senior lecturer от 21.09.12, 14:26:16
Предел текучести он ведь задан для деформации растяжения. А при срезе, как Вы и считаете, действуют касательные напряжения. Отсюда и несоответствие.
Допускаемое напряжение для сварных швов в машиностроительных конструкциях
при постоянной нагрузке на СРЕЗ составляет 0,6 от допускаемого напряжения при растяжении для основного металла, т.е.от 160 МПа, а у меня получается 0,6 от 245 МПа. 8-)
Допускаемые напряжения для сварных швов/ Допускаемые напряжения в МПа для металлоконструкций http://skmash.ru/str412.php (http://skmash.ru/str412.php)
Почитайте АРМ Book Глава 5.2 Сварные соединения (вторая глава пятого раздела второй части), здесь написано... "...Выбор допускаемых напряжений при расчете статической прочности сварных соединений. Расчет статической прочности сварных соединений мало чем отличается от расчета прочности деталей вообще. К особенностям следует отнести то, что величины допускаемых напряжений при расчете сварных соединений принимаются заниженными по сравнению с аналогичными значениями, принятыми при расчете монолитных деталей. Рекомендованные значения допускаемых напряжений для сварных швов при статической нагрузке (по отношению к допускаемому нормальному напряжению при растяжении основного материала) приведены в таблице 5.2.1. ..."
Уважаемый Алексей Николаевич, огромнейшее Вам спасибо!!! :) :fr:
Как-то я совсем обделил вниманием APM book, только отдельные руководства по модулям держал в поле зрения ::).
Но тем не менее, хотелось бы еще помучить наших экспертов и окончательно прояснить момент относительно результата проверочного расчета в APM Joint. Исходя из полученного результата и таблицы (из APM book), вышеприведенной уважаемым Goran-ом, напрашивается вывод о том, что запас прочности по пределу текучести выводится с учетом поправочного коэффициента 0,6, но не от допускаемого напряжения(как в таблице), а от предела текучести(что логично, ведь выводится запас прочности по пределу текучести). Таким образом, остается только (уже самому) учесть коэффициент запаса прочности 1,3-1,5, учитывающий разницу между пределом текучести и допускаемым напряжением при растяжении для основного металла - согласно выдержки из APM book. Или же в настройках расчета, в графе ввода предела текучести, ввести величину допускаемого напряжения на растяжение. :idea:
Уважаемые эксперты, если ошибаюсь, то укажите в чем. :shu:
Вы правильно рассуждаете, на мой взгляд. В свое время ,для себя, сделал ряд сравнительных расчетов с помощью АРМ и в ручную, результат устроил. Теперь считаю не задумываюсь. Если Вам требуется понимание по существу почему, из-за чего и как? То для однозначного ответа, вопрос следует задать здесь (http://www.apm.ru/rus/faq/) :)
Алексей Николаевич, благодарю за очередную грамотную наводку :sun:, помучаем разработчиков :w:
Цитата: Alex X от 22.09.12, 22:03:28
...напрашивается вывод о том, что запас прочности по пределу текучести выводится с учетом поправочного коэффициента 0,6, но не от допускаемого напряжения(как в таблице), а от предела текучести(что логично, ведь выводится запас прочности по пределу текучести)....
На мой взгляд все логично, потому как, предел выносливости и составляет примерно 0,6 от предела текучести.
Посмотрите весьма показательные данные (http://php-gears.ru/viewpage.php?page_id=8)
Алексей Николаевич, но ведь разговор шел про статический расчет, а про ввод поправочных коэффициентов при данном виде расчета написано в APM book (конкретную выдержку приводил выше) ::)
Цитата: Alex X от 24.09.12, 10:37:50
... ведь разговор шел про статический расчет...
Какой бы расчет не проводился, в итоге все сводится к сравнению напряжений! Все эти "пределы" эмпирически связаны между собой (условно, разумеется, но тем не менее).
Так вот ... предел текучести – состояние, при котором предел прочности остается постоянным или уменьшается, не смотря на рост удлинения.
Предел выносливости - максимальное напряжение, при котором не происходит разрушения материала при произвольно большом количестве циклов.
Предел текучести составляет 0,5...0,7 от предела прочности, а предел выносливости примерно 0,6 от предела текучести.
Так вот, в сравнение с пределом прочности можно ориентироваться на значения того, что предел выносливости составляет 0,4...0,5 от предела прочности.
Меня лично устраивает, что допускаемые напряжения при расчете сравниваются по критериям соответствующим пределу выносливости.
Возможно, я что-то не так понял, но (тьфу-тьфу) проблем с надежностью пока не возникало.
Я Вас понял, получается, что я чересчур перестраховываюсь :)
Цитата: Alex X от 24.09.12, 13:47:07
... получается, что я чересчур перестраховываюсь :)
Ничего такого, даже не подразумевал :um: потому как сидеть придется каждому в отдельности. Как при основном принципе социализма - от каждого по способности, каждому по труду (то бишь по заслугам)! :)
Да, на свободе все-таки лучше :fly:, уж лучше перебдеть :-\
Все верно, Александр! Береженого Бог бережет.... :)
Спорить не приходится.
Все выше написанное - "сомнительно" ....
сварной шов - имеет много "дефектов" технологического характера
кроме того, остаточные напряжения даже после термической обработки значительны
"случайная" анизотропность - весьма значительна, если вообще в данном случае можно говорить о "регулярной" анизотропности
и так далее
говорить о более-менее достоверном распределении напряжений в сварном шве, можно лишь при условии "однозначной" геометрии - т.е. берем конкретный кусочек шва - строим его конкретную геометрию и именно его расчитываем....
говорить о существовании какого-то критерия прочности для сварных швов "вообще" - у которых геометрия и свойства материла не имеют однозначности - мне кажется нельзя!
тем более, что есть анизотропия , остаточные напряжения и инородные включения - расположенные в сварном шве случайным образом
что касается прочности сварных швов при воздействии на них циклической нагрузки, то это вообще "шаманство"!
имея экспериментальные данные при чистом изгибе или чистом сдвиге - как правило для "симметричной" нагрузке, начинается "шоу шаманов":
откуда-то - чаще всего не понятно откуда - появляются разного рода к-ты:
веса, объема, степени обработки поверхности, и пр. пр. пр...
следует так же помнить о том, что "симметричной" нагрузки почти никогда не бывает!
чаще всего это какие-то гармоники
прочитав несколько российских книг по этой тематике , надо сказать книг ОЧЕНЬ древних - потому их видно называют монографиями, из за почтенного возраста - сделал вывод что читать там нечего (не исключаю что я не прав, тем не менее искать отечественную литературу по этому вопросу прекратил)
стал читать иностранную - там тоже не все "понятно", тем не менее ситуация получше:
более-менее серьезные предприятия - пытаются использовать существующие теории накопления усталостных разрушений и изучения трещинообразования, тесно увязывая эту работу с экспериментальными исследованиями.
т.е. строится мат.модель для КОНКРЕТНОЙ ДЕТАЛИ на базе какой-то теории, а потом эта мат.модель калибруется с учетом результатов натурных экспериментов для этой же детали.
Такого рода работы дороги, длительны и проводятся большей частью для дорогостоящей продукции или ответственной:
на пример в авиации , ракетостроении, атомной промышленности
Из ваших слов можно сделать вывод, что сварные швы посчитать невозможно, да и не нужно. Ээээ... как тогда конструктору работать?
На болтах все делать? Но там же схожие проблемы будут: анизотропия, динамические нагрузки ну и т.д.
Цитата: Valery-Moscow от 24.04.13, 13:52:34
Все выше написанное - "сомнительно" ....
....
прочитав несколько российских книг по этой тематике , надо сказать книг ОЧЕНЬ древних ...
т.е. строится мат.модель для ...
...с учетом результатов натурных экспериментов....
...на пример в авиации , ракетостроении, атомной промышленности
Кто же спорит?
В "рядовом машиностроении", все "сомнительные теории" основываются на работах Патона Е.О.
И все "сомнения" покрывают различные коэффициенты.
Вы можете предложить что-то конкретно - не для "авиации , ракетостроения, атомной промышленности"?
А в авиации, ракетостроении и атомной промышленности без коэффициентов считают?
Идеального расчета не может быть, т.к. любой расчет подразумевает какую-то математическую модель, описывающую реальность.
Точность расчета зависит от правильности модели.
Чтобы модель сделать более правильной, но при этом сэкономить средства вводят коэффициенты. Практически ни в одном машиностроительном расчете без этих коэффициентов не обойтись, т.к. модели не идеальны.
простите, но Вы меня совсем не правильно поняли:
сварные швы - как и разумнее "расчитывать" по эмпирическим формулам с разного рода коэффициентами запаса
Ввиду большого разброса "параметров -свойств" моделировать численно сварной шов - дело почти безнадежное!
Я думаю моделирование имеет право на жизнь если:
- оно дает более точные результаты, чем расчет по эмпирическим формулам (понятно, что запас все равно будет большим);
- процесс моделирования является не менее эффективным, чем расчет по эмпирическим формулам.
Мне думается, что стОит определиться с понятием "моделирования сварки".
Если это прочностные расчеты - то существуют автоматизированиые методы (некие калькуляторы), основывающиеся на давно выведеных эмпирических зависимостях.
Какие то - по проще (http://dwg.ru/dnl/img/dnl5311_1.JPG), а какие то по эффектнее (http://www.apm.ru/rus/machinebuilding/components/apmjoint).
Что касается непосредственного моделирования сварки как процесса, направление развивается например вот (http://goldpravda.net/soft/23412-simufact-welding-310-x86x64-2012-eng-ger.html) или вот (http://www.sapr.ru/article.aspx?id=21522&iid=982).
Другое дело, что все меньше и меньше осталось специалистов этого направления (теория сварочного процесса), которые могут грамотно и доходчиво объяснить различные нюансы.
Я думаю, что мы говорим о расчете трехмерной модели сварной конструкции методом конечных элементов. Причем сварные швы в этой модели смоделированы твердыми телами, как и вся остальная модель.
+ От меня Valery-Moscow. Сварку можно расчитать на производстве с постоянными условиями. Отклонение по результату 40% - идеальный случай, что в эмпирические формулы уже заложено. Занимались "сварколомством" при проведении аттестации сварщиков. При ломке одинаковых образцов одного и тогоже человека с одного и того же рабочего места, выполненных в течении 20 минут, разница нагрузок до разрыва шва составляла до 300 кг. Впрочем в норматив люди укладывались. Это говорит не о невозможности расчета сварных швов, и не о ненужности расчетов, а скорее о прагматичном подходе к результатам оных.
Цитата: ZorGR от 26.04.13, 10:33:22
Я думаю, что мы говорим о расчете трехмерной модели сварной конструкции методом конечных элементов. Причем сварные швы в этой модели смоделированы твердыми телами, как и вся остальная модель.
А какая собственно разница при таком подходе к расчету?
Вы, в таком случае можете всю конструкцию выполнить "монолитной" и расчитывать.
Если рассмотреть вопрос расчета вообще, как сборок (конструкция из разных деталей) так и соединений этих деталей, то чаще всего не учитываются "игнорируются" перемещения от зазоров в соединении и "не полное прилегание плоскостей" определяющее если уж не наличием шероховатости, то отклонением от формы. Так что по большому счету все расчеты МКЭ как самих деталей, так и их соединений тоже весьма относительны (шаманство), хотя гораздо точнее, быстрее и экономичнее ручных расчетов. В целом же, реально мы имеем на выходе, некую "общую" схему частного случая.
Если я правильно понимаю, то в местах резкого перехода, например в углах, и будут максимальные напряжения. т.е. если мы сварим две пластины Т-образно, то можель можно упрощенно выполнить монолитной, причем без учета разделки швово, непроваров, и катета шва (делаем просто угол 90 градусов). А при расчете МКЭ в этих самых углах сами собой будут повышенные напряжения (они же там концентрируются поидее), и комп нам как раз выдаст максимальные напряжения в месте сварного шва. На практике увеличение сечения шва за счет катета и наплывов скомпенсируется уменьшением его прочности за счет непровара и концентраторов в виде микротрещин (или нет?). Просто расчетные напряжения сравнивать с допускаемыми не для осноного металла, а для сварного шва. Ну можно еще поэкспериментровать, введя галтель/фаску в нужном месте, как от этого изменятся напряжения, и получим некую вилку разброса реальных напряжений. Так же цепной шов можно моделировать делая тонкие щели 0,1..0,01 мм (как впрочем и непровары). Тавровые швы в случае толстых листов без разделки - аналогично, делаем катеты в виде фасок/радиусов а в середине щель....
Цитата: Kirilius83 от 26.04.13, 11:54:43
... в местах резкого перехода, например в углах, и будут максимальные напряжения. т.е. если мы сварим две пластины Т-образно, то модель можно упрощенно выполнить монолитной, причем без учета разделки швово, непроваров, и катета шва (делаем просто угол 90 градусов). А при расчете МКЭ в этих самых углах сами собой будут повышенные напряжения (они же там концентрируются поидее), и комп нам как раз выдаст максимальные напряжения в месте сварного шва. ...
При создании монолитной конструкции, можете сразу заложить швы "типа" с усилением или без оного.
Только реальность процесса - расчет не изменит. Все равно на выходе получим некую приближенную условность, гарантированную от всяких неприятностей только за счет коэффициентов.
есть такой раздел физики - магнитная гидродинамика многофазных сред - сложный раздел, а если туда еще попытаться добавить "фазовый" переход - будет совсем сложно....
это как раз и есть та самая сварка о которой тут идет речь ...
Если кому интересно - ищите иностранные материалы по этой тематике в интернете
Цитата: Goran от 26.04.13, 09:45:22
Что касается непосредственного моделирования сварки как процесса, направление развивается например вот (http://goldpravda.net/soft/23412-simufact-welding-310-x86x64-2012-eng-ger.html) или вот (http://www.sapr.ru/article.aspx?id=21522&iid=982).
SYSWELD и PAMASSEMBLY - это "астролябии" для конструктора, не стоит воспринимать их как программы численного моделирования.
компания ESI Group мне знакома, шустрые и коммерческие товарищи ....