Uploaded byEnginia
Buigen of barsten
Verschillende manieren van bezwijken en hoe hier mee om te gaan met FEA software. Een introductie in het simuleren van non lineaire effecten en vloeigedrag in FEA simulaties. Enginia Event Presentatie Analyst stream: Buigen of Barsten door Rob ter Brugge Enginia
Buigen of barsten
- 1. Buigen of Barsten …ofhet einde van de wet van Hooke 26-10-2015
- 2. Intro “Buigen ofBarsten” Spreker • Manieren van bezwijken • Non lineaire analyses • FEA Vloeigedrag Doel presentatie Rob ter Brugge Senior Engineer bij Enginia 12+ jaar FEA ervaring, consultancy, support, training
- 3.
- 4.
- 5. • Kan ontwerpalle belastingen aan? • Hoe vervormt het ontwerp en functioneert het dan nog? • Hoe is de stabiliteit? • Effect van temperatuur verschillen? • Trillingen? • Hoe valideren? • Wat kan er fout gaan? Beoordeling ontwerp
- 6.
- 7.
- 8. Longbow analysis linear FEAmodel Reaction force X
- 9. Longbow Non linearanalysis FEA model Non linear Reaction force X
- 10. • Lineaire belasting •Kleine verplaatsingen (< 2%) • Lineair materiaal gedrag Lineair Statisch
- 11. Stelling: 95% van deFEA analyses Lineair FEA analyse
- 12.
- 13.
- 14.
- 15. Voorbeeld drukvat FEA modelLinear Static results
- 16.
- 17. Versteviging Verstevigde hoek Piekspanningbij uiteinde plaat
- 18. 1e Beoordeling Detail, hogespanning conclusies • Lokaal vloei • 350/235 ≈ 1,5 * vloeigrens • Verder onderzoek
- 19. Korte pauze De spanningis prima te snijden, tot zo!
- 20.
- 21. Vervolg voorbeeld Lineair materiaal,max. 351 MPa Non lineair, max. 235,1 MPa
- 22.
- 23. Vergelijk resultaat drukvat LinearStatic Non linear with yielding
- 24.
- 25. Voorbeeld vloeigedrag Linear Static,linear material Non linear, bi-linear material
- 26. Resultaat 5 cycli Inputload Stress
- 27. wisselbelasting FEA model, bendingLinear Static Result
- 28.
- 29. Voorbeeld instabiliteit • Dunnewand, risico plooien • Lineaire Resultaat: • knikfactor = 1.93 • Spanning 77,6 Mpa • Buigen? Barsten?
- 30. Non linear buckling DeformationStiffness in time
- 31. Conclusies • Analist: Sterkeschakel • Non lineair met FEM • 5% non-lineair 10%?!
- 32. Vragen? Zorg dat jebarst van vertrouwen dat je ontwerp alleen maar buigt.
Editor's Notes
- #3 Doel uitleggen: Meenemen in een andere wereld, waarin we verder gaan dan de vloeigrens, buiten onze comfort zone.
- #4 Introductie, iedereen welkom heten. Waarom doen we simulaties? Meestal sterkte berekeningen, we willen weten of de constructie heel blijft. Vragen wie dergelijke controle berekeningen doet.
- #5 We willen schade voorkomen! Een sterkte berekening maakt niet meer uit als de belasting in praktijk heel anders is door tijdelijke belastingen bij installatie.
- #6 Diverse manieren van bezwijken, stel de goede vragen als engineer / analist, dan voorzie je de meeste problemen.
- #7 Vroeger maakte ik zelf een pijl en boog. Eerst van een kromme tak, later kreeg de tak een mooie vorm en een Elektra pijp was ook een goed alternatief.
- #12 Blijkt uit trainingen, in 20 trainingen misschien 1 bedrijf die iets met nonlinear wil gaan doen. Blijkt ook uit aard van de supportvragen.
- #13 We doen dus 95% van de analyses in het eerste stukje van het diagram. Veel normen schrijven dit ook voor, onder de vloeigrens blijven. Meer er is nog een groot bereik aan spanning voorbij de vloeigrens.
- #14 Wie was Robert Hooke?: Natuurkundige, architect, schilder/tekenaar. Diverse uitvindingen waaronder de microscoop, gebalanceerde veer in horloge. Geen portret uit die tijd. Leefde toen elke engineer nog in 2D tekende.
- #15 Lineair veer, kleine verplaatsingen. Geldt voor de meeste metalen, wordt als waarheid aangenomen voor diverse rekenmethodieken. Voor de mensen die FEM gebruiken, als je resultaat hebt bij belasting x, hoef je niet opnieuw te rekenen om het resultaat bij 2x te vinden.
- #16 Geometrie heeft een kromming (conisch dak), daardoor wel vlakversteviging. Langs het dak omhoog niet, dit is rechte lijn. Geen vloei. Vervorming en spanningen zijn niet realistisch.
- #17 Voorbeeld detail uit een frame. Wordt altijd op deze manier belast, stel je voor een frame dat een zwaar voorwerp ondersteunt.
- #18 Verstevig ontwerp, daardoor lagere spanningen maar nog wel pieken op hoekpunten.
- #19 Lineair zou het tot afkeur kunnen leiden. Je kunt de piek weg poetsen door te zeggen dat er overheen gelast wordt.
- #21 Wet van Hooke geldt alleen voor materialen die ook lineair elastische eigenschappen hebben. Constructie staal voldoet hier wel aan, maar meeste kunststoffen niet. Alleen voor kleine verplaatsingen (of lange veerlengte zoals spiraal veer). Geldt ook niet als belasting niet lineair is, veranderd van richting of invloed wordt anders door vervorming.
- #29 Spanning divergeert. Wanneer bovenkant spanningsvrij wordt, gaat onderkant vloeien. Na x cycli treedt hoogst waarschijnlijk breuk op. Stel dat belasting niet een kracht maar een maximale verplaatsing is, dan zou op een bepaald moment geen vloei meer optreden. Denk aan ondergrondse leiding, per jaar een wisseling in temperatuur, daardoor uitzetting / krimp. Spanning in een bocht kan naar verloop van tijd onder vloeigrens blijven.
- #32 Zorg dat je goed weet waar je belasting uit bestaat, waar je op wilt toetsen, hoe iets zou kunnen bezwijken. Probeer dit ook te toetsen, middel kan nonlineaire analyse zijn. Lineaire analyse misschien ook nog wel met handberekening op te lossen, voor Non lineair gedrag, gebruik FEA. De werkelijkheid is niet lineair, belasting en materiaal lineair beschouwen is een vereenvoudiging.