ในการวิเคราะห์แรงบรรทุกสูงสุดของ ANSYS ค่าความเครียดแบบ Mises มีค่าสูงเกินกว่าขีดจำกัดการยุบตัวของวัสดุ

เจ้าของโพสต์ใช้วิธีการวิเคราะห์องค์ประกอบจำกัดเพื่อวิเคราะห์โครงสร้างแบบเฟรมหรือเปล่า? ฉันมักจะเพิ่มความหนาให้กับท่อเพื่อนำไปวิเคราะห์ตามขั้นตอนปกติเลย. แบบที่มีวงแหวนเสริม สามารถคำนวณได้โดยใช้วิธีการคำนวณแบบปกติเลย หากเกินมาตรฐาน แนะนำให้เพิ่มความหนาของท่อเชื่อมต่อด้วย.

ใช้วัสดุที่มีคุณสมบัติเป็นพลาสติกอย่างแท้จริงหรือไม่?

เป็นโพสต์เก่าจากสี่ปีที่แล้วครับ ช่วงนี้ผมกำลังทำปัญหาในลักษณะเดียวกันอยู่ เลยนำความคิดของตัวเองมาแบ่งปัน เพื่อให้ทุกคนได้มาพูดคุยและอ้างอิงกัน ยินดีรับคำวิจารณ์และข้อเสนอแนะครับ. เมื่อตั้งค่าค่าความแข็งแรงสูงสุดใน Ansys ไว้แล้ว โดยทฤษฎีแล้ว เมื่อค่าความเครียด Mises ถึงจุดที่กำหนดไว้ (ดูเหมือนว่า Ansys จะไม่รองรับหลักการความแข็งแรงแบบที่สาม) ความสัมพันธ์ระหว่างความเครียดกับการยืดหดของวัสดุในบริเวณนั้นก็จะเปลี่ยนแปลงไป โดยรูปแบบที่แน่นอนจะขึ้นอยู่กับแบบจำลองความสัมพันธ์ของวัสดุที่ใช้ ฉันใช้วิธีการเสริมแรงแบบไบลีเนียร์ โดยตั้งค่าค่าทานจุนให้เป็น 0 ภายใต้การตั้งค่านี้ เมื่อหน่วยวัดนั้นเกิดการยุบตัว ก็จะไม่มีปรากฏการณ์การแข็งตัวของวัสดุเกิดขึ้น โดยค่าแรงดันจะยังคงอยู่ที่ค่าเดิม ไม่เพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของค่าการยืดตัวของวัสดุ ในระหว่างที่ฉันทำด้วยตัวเอง ก็พบว่าค่าแรงดัน Mises สูงกว่าค่าเส้นแบ่งการยุบตัวเช่นกัน โดยมีความคลาดเคลื่อนประมาณ 30% นี่เป็นเพราะในการคำนวณด้วยวิธี element finite นั้น สิ่งที่คำนวณได้โดยตรงก็คือค่าแก้ปัญหาที่จุดอินทิกรัลภายในองค์ประกอบ จากนั้นจึงนำค่าเหล่านี้มาขยายออกไปข้างนอก (สามารถเปรียบเทียบได้กับการประมาณค่า) เพื่อให้ได้ข้อมูลของโหนดต่างๆ ค่าความเครียดที่แสดงในแผนภูมิเมฆนั้น ก็คือค่าที่เกิดขึ้นที่จุดโหนดนั่นเอง ข้อผิดพลาดในกระบวนการประมาณค่าอาจทำให้ค่าความเครียดที่จุดโหนดสูงกว่าค่าความเครียดที่จุดอื่นๆ ได้ จากความเข้าใจส่วนตัว กระบวนการขยายค่าอินทิกรัลออกไปนั้น รวมถึงข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นจากการขยายค่าดังกล่าว ถือเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ แต่เราสามารถลดข้อผิดพลาดดังกล่าวได้โดยการเพิ่มจำนวนจุดอินทิกรัลในบริเวณที่สนใจให้มากขึ้นและใกล้ชิดกันมากขึ้น รวมถึงลดระยะห่างระหว่างจุดต่างๆ ด้วย ในกระบวนการคำนวณของผมเอง วิธีนี้ก็ได้ผลดีเช่นกัน เมื่อปรับความละเอียดของกริดให้สูงขึ้น ค่าแรงดันสูงสุดก็ยังคงสูงกว่าเส้นความแข็งแรงที่จะทนได้ แต่ค่าความคลาดเคลื่อนก็อยู่ที่ประมาณ 1.5% เท่านั้น

หากคุณเพิ่มโซนต่างๆ ในเครื่องมือวัดค่าความเครียดด้วยตนเอง โดยกำหนดบริเวณที่มีความแคบอยู่ใกล้กับเส้นความเครียดที่กำหนดไว้ คุณจะพบว่าในแผนภาพความเครียดใหม่นั้น บริเวณที่มีความเครียดสูงกว่าเส้นความเครียดนั้นมักจะอยู่ในบริเวณที่คุณภาพของกริดไม่ดี หรืออยู่ที่ขอบของบริเวณความเครียด ซึ่งในบริเวณเหล่านี้ ค่าความเครียดจะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก และความคลาดเคลื่อนในการประมาณค่าก็จะสูงเช่นกัน Ansys จะคำนวณค่าความเครียดหดก่อน แล้วจึงคำนวณค่าความเครียดอีกที หลังจากดำเนินการตามที่กล่าวมาแล้ว จะพบว่าบริเวณที่ความเครียดถึงจุดยอมแพ้นั้น มักจะตรงกับบริเวณที่เกิดการเปลี่ยนรูปของวัสดุด้วย ซึ่งก็แสดงให้เห็นว่าค่าความเครียดที่สูงกว่าเส้นจุดยอมแพ้ในแผนภูมิความเครียดนั้น เป็นเพียงความคลาดเคลื่อนในการคำนวณเท่านั้น และไม่ได้ส่งผลต่อการเปลี่ยนรูปของโครงสร้างแต่อย่างใด เพราะโดยปกติแล้วจะมีการคำนวณค่าการเปลี่ยนรูปก่อน แล้วจึงค่อยคำนวณค่าความเครียดตามมา กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือ แม้จะมีข้อผิดพลาดจากการจำลองเอง (เช่น แรงที่กระทำ เงื่อนไขขอบเขต การย่อรูปแบบโมเดล และโครงข่ายการคำนวณ) แต่ถึงแม้ว่าค่าความเครียดในบางจุดจะสูงกว่าค่าเส้นแบ่งการยุบตัวของวัสดุ แต่ข้อผิดพลาดเหล่านั้นก็ไม่ส่งผลต่อความแม่นยำโดยรวมของการจำลองทางคณิตศาสตร์ ผลค่าการเปลี่ยนรูปของโครงสร้างภายใต้เงื่อนไขการคำนวณนั้นเชื่อถือได้

จากนั้นก็คือปัญหาเรื่องการทำให้กริดมีความละเอียดมากขึ้น เนื่องจากคอมพิวเตอร์สำหรับการทำงานมีข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพ ผมจึงใช้วิธีการสร้างโมเดลย่อยในกระบวนการวิเคราะห์ โดยอาศัยผลลัพธ์จากโมเดลหลัก เพื่อคำนวณเฉพาะส่วนที่สำคัญของโครงสร้างอย่างต่อเนื่อง จริงๆ แล้วเมื่อตารางของโมเดลย่อยมีความละเอียดมากขึ้น ค่าความเครียดสูงสุดและความเบี่ยงเบนของเส้นความแข็งแรงก็จะน้อยลงด้วย แต่วิธีการใช้โมเดลย่อยก็ต้องระมัดระวังไม่ให้อยู่ในบริเวณที่มีความเครียดสูงด้วย เพื่อให้ข้อมูลที่ใช้เป็นเงื่อนไขขอบเขตของโมเดลย่อยมีความแม่นยำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ดังนั้น โมเดลย่อยจึงไม่ควรมีขนาดเล็กเกินไป นอกจากนี้ จากความสัมพันธ์ระหว่างค่าความเครียดและค่าการยืดตัวที่กล่าวมาข้างต้น ก็สามารถสรุปได้ว่า ในการคำนวณจริงไม่จำเป็นต้องทำให้เครือข่ายมีความละเอียดสูงจนค่าความเครียดสูงสุดเท่ากับค่าขีดจำกัดการยืดตัวโดยสมบูรณ์ แค่ค่าความเครียดมีความใกล้เคียงกันก็สามารถได้ผลลัพธ์เกี่ยวกับค่าการยืดตัวและค่าความเครียดที่แม่นยำพอแล้ว อย่างไรก็ตาม ความคลาดเคลื่อนในกระบวนการจำลองย่อมมีอยู่เสมอ โดยระดับความละเอียดของโมเดลย่อยและเครือข่ายจะขึ้นอยู่กับระดับที่คุณยอมรับได้สำหรับความคลาดเคลื่อนนั้น

ลืมบอกไปก่อนหน้านี้ หากเปรียบเทียบแผนภูมิความเครียดกับการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกจะพบว่า ในบริเวณที่มีความเครียดสูงกว่าเส้นความอ่อนตัวมาก มักจะไม่มีการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกเกิดขึ้นเลย จากความเข้าใจส่วนตัว ดูเหมือนว่า Ansys จะใช้ค่าจุดอินทิกรัลในการประเมินผลต่างๆ เช่น ค่าจุดยอมแพ้ ในขณะที่ค่าที่แสดงในแผนภูมินั้นเป็นค่าของโหนดต่างๆ ต่างหาก ดังนั้น แผนภาพความเครียดจึงมีข้อผิดพลาด แต่แผนภาพความเครียดทางกลน่าจะมีความแม่นยำสูงกว่า ซึ่งสองสิ่งนี้ไม่ได้ขัดแย้งกันเลย เนื้อหาทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้น รวมถึงข้อผิดพลาดจากการประมาณค่าคะแนน วิธีการใช้โมเดลย่อย การกำหนดค่าขีดจำกัดการยุบตัว เป็นต้น สามารถหาข้อมูลได้อย่างง่ายดาย หากมีข้อผิดพลาดประการใด กรุณาช่วยแก้ไขให้ด้วยครับ.

โพสต์นี้ถูกแก้ไขครั้งสุดท้ายโดย อวี้หลาน เมื่อวันที่ 14 ธันวาคม 2020 เวลา 18:04 โครงสร้างแรงดันภายในกระบอกมีความเรียบง่าย โครงข่ายมีระเบียบเป็นระเบียบ การกระจายตัวของแรงและการยืดหดตัวก็อยู่ในระดับที่ดีมาก ดังนั้นจึงไม่น่าจะมีปัญหาต่างๆ ที่ผมกล่าวไปก่อนหน้านี้เกิดขึ้นได้ ลองยืดเพียงอย่างเดียวดู คุณจะพบว่าค่าการยอมให้เกิดการงอของชิ้นส่วนทดลองนั้นก็อยู่ในเกณฑ์ที่สมบูรณ์แบบเช่นกัน