Abaqus ��� Lagenweiser Schichtauftrag auf bereits deformierte Oberfl��che / SIMULIA/ABAQUS
ohoeppner 01. Feb. 2017, 15:43

Hallo,

Ich arbeite in einem aktuellen Projekt (Uni) daran, Eigenspannungen thermisch gespritzter Schichten mittels Simulation zu ermitteln. Der Ansatz ist derzeit so, dass mittels kombinierter thermischer/mechanischer Elemente (C3D8T) eine heiße Schicht auf das kalte Substrat aufgebracht wird. Die Wärme geht von der Schicht in das Substrat über, die Schicht zieht sich zusammen, es entstehen Eigenspannungen, die Probe deformiert sich. Für eine Lage funktioniert das auch wie gewünscht.

Nun werden beim thermischen Spritzen ja meist mehrere Lagen aufgebracht, teilweise auch aus unterschiedlichen Materialen. Über MODEL CHANGE kann man während der Berechnung einzelne, vorher deaktivierte Lagen wieder aktivieren, so dass diese dann ebenfalls von einer definierten Starttemperatur abkühlen und zu den Eigenspannungen beitragen. Das Problem ist aber, dass diese wieder aktivierte Schicht noch undeformiert ist, während die darunter liegende Schicht bereits verzogen ist. Das ganze überschneidet sich dann.

Meine Frage: Gibt es eine Möglichkeit, dass sich die deaktivierten Schichten mit deformieren, ohne den Spannungszustand zu beeinflussen und dann zum richtigen Zeitpunkt wieder aktiviert werden können, abkühlen und den Spannungszustand dadurch entsprechend beeinflussen? Bzw. hat jemand eine alternative Idee?

Schon mal vielen Dank im Voraus

macmallow 01. Feb. 2017, 16:13

Dummy Elemente mit praktisch null Steifigkeit verwenden, welche dann deaktiviert werden, sobald die richtigen Elemente aktiviert werden. So machen wirs zumindest. Die Dummy Elemente ziehen die Knoten in die (geschätzt) richtige Position, bevor die echten Elemente eingebaut werden.
Meines Wissens nach (ist nun schon wieder ein Jahr her) handelt es sich dabei aber nur um eine Darstellungssache im Postprocessing, und hat auf das Berechnungsergebnis keinen Einfluss (jedenfalls bei geometrischer Linearisierung) - dies sollte auf jeden Fall überprüft werden.

ohoeppner 01. Feb. 2017, 22:58

Zitat:
Original erstellt von macmallow:
Dummy Elemente mit praktisch null Steifigkeit verwenden, welche dann deaktiviert werden, sobald die richtigen Elemente aktiviert werden. So machen wirs zumindest. Die Dummy Elemente ziehen die Knoten in die (geschätzt) richtige Position, bevor die echten Elemente eingebaut werden.
Meines Wissens nach (ist nun schon wieder ein Jahr her) handelt es sich dabei aber nur um eine Darstellungssache im Postprocessing, und hat auf das Berechnungsergebnis keinen Einfluss (jedenfalls bei geometrischer Linearisierung) - dies sollte auf jeden Fall überprüft werden.

Schon mal Danke für die vielversprechende Antwort. Das mit der Darstellungssache hab ich schon geahnt, aber zum Präsentieren etc. sollte es schon richtig aussehen. Bevor ich jetzt los programmiere - über welche Bedingung habt ihr denn die Flächen bzw. Knoten miteinander verbunden? Tie Constraint von Substrat/aktueller Schicht zu Dummy und von Dummy zu nächster Schicht?

macmallow 02. Feb. 2017, 08:52

Wir haben das in einem anderen Kontext (kein 3D Druck), sollte aber vergleichbar sein. Constraints wurden ebenfalls keine verwendet - die Schichten teilen sich einfach die gemeinsamen Knoten in den Trennebenen, also relativ unspektakulär und simpel -- gegen eine TIE constraint würde aber nichts sprechen denke ich. Die Dummy Elemente werden bei uns mit *elcopy erstellt, die Dummyschichten sind also von der Topologie her identisch zu den eigentlichen, später aktiven Schichten.

Mustaine 02. Feb. 2017, 14:53

Evtl. kann man auch ohne Model Change arbeiten. Wenn man die Elemente über Feldvariablen mit mehreren Eigenschaften versieht, könnte man in der Analyse die Feldvariablen gezielt ändern (z.B. via USDFLD) um die Elemente (Material) im Verhalten zu ändern.

ohoeppner 06. Feb. 2017, 14:42

Zitat:
Original erstellt von Mustaine:
Evtl. kann man auch ohne Model Change arbeiten. Wenn man die Elemente über Feldvariablen mit mehreren Eigenschaften versieht, könnte man in der Analyse die Feldvariablen gezielt ändern (z.B. via USDFLD) um die Elemente (Material) im Verhalten zu ändern.

Das habe ich nun probiert, aber leider springen dann die Spannungen hoch, sobald der vorher spannungsfrei deformierten, folgenden Schicht ihre eigentliche Steifigkeit zugewiesen wird. Zum Zeitpunkt 0 des nächsten Schichtauftrages ist diese aber spannungsfrei, da noch keine Temperaturänderung statt gefunden hat.

Zitat:
Original erstellt von macmallow:
Wir haben das in einem anderen Kontext (kein 3D Druck), sollte aber vergleichbar sein. Constraints wurden ebenfalls keine verwendet - die Schichten teilen sich einfach die gemeinsamen Knoten in den Trennebenen, also relativ unspektakulär und simpel -- gegen eine TIE constraint würde aber nichts sprechen denke ich. Die Dummy Elemente werden bei uns mit *elcopy erstellt, die Dummyschichten sind also von der Topologie her identisch zu den eigentlichen, später aktiven Schichten.

Geht denn dieses elcopy auch per "Klick" im CAE bzw. per Python? Im Assembly Modul gibt es unter "Instance -> Merge/Cut" die Möglichkeit, eine Instanz mit einer anderen, deckungsgleichen Instanz zu verschmelzen, so das man dann die Elemente doppelt, die Knoten aber nur einmal hat. Es entsteht ein neues Part aus zwei Materialien + die zugehörige Instanz. Leider zerhaut es mir dann die ganzen Sets. Ist das der richtige Ansatz oder geht es noch einfacher?

Gruß

macmallow 07. Feb. 2017, 15:42

Meines Wissens nach ist dieses Keyword im CAE nicht verfügbar. Da ich aber CAE generell kaum benutze, kann ich dir dazu leider nicht wirklich weiterhelfen. Das Erstellen der Dummy Elemente und der zugehörigen Sets machen wir direkt übers *.inp file bzw. über ein Skript, welches uns input files erstellt.

ohoeppner 17. Feb. 2017, 09:07

Zitat:
Original erstellt von macmallow:
Meines Wissens nach ist dieses Keyword im CAE nicht verfügbar. Da ich aber CAE generell kaum benutze, kann ich dir dazu leider nicht wirklich weiterhelfen. Das Erstellen der Dummy Elemente und der zugehörigen Sets machen wir direkt übers *.inp file bzw. über ein Skript, welches uns input files erstellt.

Hallo,

Es hat nun über *ELCOPY geklappt. Eigentlich ganz einfach, wenn man herausgefunden hat, wie es geht :-D Ich habe über Python Skript das input-file entsprechend manipuliert.

Im entsprechenden PART Abschnitt schreibt man unten rein:

Code:
*ELCOPY,ELEMENT SHIFT=anzahl_alle_elemente, OLD SET=alle_elemente, SHIFT NODES=0,NEW SET=elemente_dummy
*Solid Section, elset=elemente_dummy, material=material_dummy

Im ersten STEP Abschnitt:

Code:
*MODEL CHANGE, REMOVE Instanz_name.alle_elemente,

Und dann im entsprechenden STEP Abschnitt:

Code:
*MODEL CHANGE, ADD Instanz_name.alle_elemente,
*MODEL CHANGE, REMOVE Instanz_name.elemente_dummy,

Nochmal Danke für die Hilfe macmallow.

[Diese Nachricht wurde von ohoeppner am 17. Feb. 2017 editiert.]