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Gut zu wissen: Hilfreiche Tipps und Tricks aus der Praxis prägnant, und auf den Punkt gebracht für Ansys
Autor Thema:  Problem Kontaktdefinition (1697 mal gelesen)
Harald1802
Mitglied
Mechatronikingenieur


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Beiträge: 25
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Ansys19.1

erstellt am: 19. Jan. 2017 14:56    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


Drehhalter.zip


Drehhalter.JPG

 
Hallo,
eigentlich handelt es sich es sich in meinem Beitrag um ein Kontaktproblem mit dem FE Programm Mechanica von PTC, das ich nicht lösen kann. Ich habe die Baugruppe als step Datei beigelegt. Mangels Antworten im Mechanica Forum, versuche ich es im Ansys Forum. Da es sich bei Ansys um ein Experten FE Programm handelt, denke ich auch, dass ich hier fundierte Antworten/ Lösungen bekomme. Ich habe auch eventuell die Möglichkeit auf Ansys WB 14 die Baugruppe selbst zu berechnen, d.h. wenn jemand mir das Modell mit den vordefinierten Randbedingungen, Kontaktdefinitionen, etc. schicken könnte wäre ich nicht böse :-)
Anbei noch mein Original Beitrag im Mechanica Forum:
„Hallo,
ich wende mich nun mit einer gewissen Verzweiflung an dieses Forum, da ich bei einer Kontaktanalyse einfach nicht mehr weiter weiß. Wie in beiliegendem Modell ersichtlich wird ein einstellbarer Halter über einen mittigen Zylinderstift dreh- und einstellbar gelagert. Mit den zwei Schrauben wird das Ganze dann fixiert bzw. geklemmt. Die Schraubenköpfe zur Befestigung liegen dabei auch an 2 Zylinderstiften an um zu gewährleisten, dass die Schraubenköpfe immer planar aufliegen können. Ich habe dazu auch das Modell in der Beilage hinzugefügt.
Die Fragestellung lautet nun: Wenn bei einem Transport mit angenommenen max. 15g Beschleunigungskräfte auf das Bauteil einwirken, verschiebt sich der Mechanismus—ja, od. nein?
Jetzt würde es genügen, wenn man beim mittigen Zylinderstift den Kontaktparameter „average_slippage“ d.h. den mittleren Schlupf überprüft ob dieser negativ ist, d.h. wenn die Reibkraft grösser als die flächenbezogene Querkraft ist. Leider geht das nicht bei zylindrischen Kontakten den Parameter „average_slippage“ auszuwerten. Bei den beiden Kontakten an den Klemmschrauben  mit der Presspassung bekomme  ich einen deutlich über Null liegenden „average_slippage“ Wert—d.h. bei den Schrauben würde es zu einer Ueberschreitung der Haftreibung kommen.
Letzten Endes habe ich manuell ausgerechnet wie gross das Reibmoment vom Drehgelenk (mittiger Zylinderstift) und vom Reibmoment der beiden Schrauben an den Zylinderstiften bezogen auf den mittigen Zylinderstift ist. Dieses ist grösser als das Beschleunigungsmoment, d.h. der Mechanismus sollte bei 15g Beschleunigung halten.
Die Kräfte der beiden Schrauben habe ich im Modell mit einer Presspassung aufgebracht, sodass ich bei 90%-iger Ausnutzung der Streckgrenze der Schrauben eine Schraubenkraft von 2800 N (bei Inox Schrauben) habe.
Wie kann ich das aber nun mit Mechanica berechnen? “

Die Frage lautet in diesem Zusammenhang nun, wie kann ich das in Ansys berechnen?
Vorab bedanke ich mich schon einmal für konstruktive Antworten.

Lg Harald


[Diese Nachricht wurde von Harald1802 am 25. Jan. 2017 editiert.]

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arnd13
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Beiträge: 735
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erstellt am: 23. Jan. 2017 14:56    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Harald1802 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo Harald,

Leider kann ich Deine Anhänge nicht öffnen, aber so wie Du das Problem beschreibst, läuft es meiner Meinung nach auf eine einfache Handrechnung hinaus:
Normalkraft > Querkraft/Reibungskoeffizient?

Die Normalkraft ist die Summe der Schraubenvorspannkräfte (eventuell noch Vorspannverlust durch Erwärmung berücksichtigen) und die Querkraft lässt sich aus der 15g Beschleunigung und der Masse des bewegten Bauteils berechnen. Die große Unsicherheit ist der Reibungskoeffizient.

Anwendung von FEM verkompliziert das Ganze nur und schafft keinen zusätzlichen Erkenntnisgewinn.

------------------
Gruß, A.

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Harald1802
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Mechatronikingenieur


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Beiträge: 25
Registriert: 01.03.2010

Ansys19.1

erstellt am: 25. Jan. 2017 13:58    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Besten Dank für die Antwort. Ich habe es auch im Vorfeld letzenendes und zähneknirschend mittels Handrechnung überprüft und der Mechanismus sollte so halten.
Das angehängte step File habe ich aktualisiert---es sollte nun zum öffnen gehen.
Mich würde nur interessieren, wie ich das Problem nun mit Ansys lösen kann--unabhängig davon ob es einen Mehrnutzen hat oder nicht.
Ich sehe es als Herausforderung die ich,leider, momentan nicht lösen kann......

lg
Harald

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arnd13
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Dipl. Ing.


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Beiträge: 735
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erstellt am: 25. Jan. 2017 14:14    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Harald1802 10 Unities + Antwort hilfreich

Ohne das step jetzt geöffnet zu haben ...

Vorgehensweise in Ansys:
- Geometrie mit Kontakten modellieren
- Kontaktdefinition reibungsbehaftet (frictional), Steifigkeit bei jeder Iteration aktualisieren
- falls keine thermische Last: in 2 Schritten rechnen:
- im ersten Schritt nur Schraubenvorspannkraft aufbringen
- im zweiten Schritt die Schraubenkraft locken und Beschleunigungslast aufbringen
- Im Ergebnis die Verschiebung auswerten. Man kann auch im Kontakttool viele Auswertungen machen.

Falls thermische Last vorhanden, muss zwischen Schritt1 und Schritt2 ein weiterer Schritt1b mit der thermischen Belastung eingefügt werden. Dazu kann im Vorfeld eine Thermalrechnung durchgeführt werden und die Ergebnisse können dann im Schritt 1b auf das Modell gemappt werden.

Alle Schritte sollten Iterativ mit genügend Substeps gerechnet werden. Falls die Konvergenz schwierig ist, die Kontakte im Anfang "auf Berührung anpassen" und die Anfangskontaksteifigkeit auf 0.1 oder niedriger setzen. Im Ergebnis dann die Durchdringung kontrollieren.

------------------
Gruß, A.

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Duke711
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erstellt am: 25. Jan. 2017 15:41    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Harald1802 10 Unities + Antwort hilfreich

Sehe ich genauso, ohne eine praktische Reibungskoeffizientenvorgabe ist die Aufgabe nicht mathematisch mit akzeptabler Vorhersage zu lösen. Raus kommt irgendeine Vermutung mit oder ohne FEM. Also mal eine Verschiebung und wiederum keine Verschiebung.

Ich würde in vereinfachter Form zu ein Teil bauen und dann den Reibungskoeffizienten ermitteln.

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cgebhardt
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Maschinenbauingenieur


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erstellt am: 26. Jan. 2017 08:10    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Harald1802 10 Unities + Antwort hilfreich


durchrutschen.pdf

 
Oder man nimmt eine konservative Schätzung für den Reibwert für die  Materialpaarung/Oberfläche. Da gibt es ja viele Tabellenwerte, wo man sich orientieren kann. Ich finde diese Quelle z. B. klasse:
http://roymech.co.uk/Useful_Tables/Tribology/co_of_frict.htm
Ok, über das Design kann man diskutieren, aber inhaltlich erste Sahne.

Bei der zuvor beschriebenen Analyse stimme ich weitgehend zu, bis auf den 2. Lastschritt.
Für den Fall dass die Reibung nicht ausreichen würde, kommt in einer statischen Analyse als Ergebnis ziemlich sicher eine Nichtkonvergenz heraus (es gibt ja kein Gleichgewicht, wenn's durchrutscht), also keine Lösung.
Deshalb würde ich die maximale Haltekraft ermitteln, indem im 2. Lastschritt eine Verschiebung schrittweise gesteigert wird und dabei die zugehörige Kraft beobachten. Da gibts irgendwann einen Maximalwert. Ich hab mal so ein Diagramm angehängt für das Durchrutschen einer Presspassung, das ist ja im Prinzip die gleiche Fragestellung, nur dass es einmal um Drehwinkel statt Verschiebung und Moment statt Kraft geht.
Man muss natürlich ein bisschen überlegen, wie groß die Verschiebung angesetzt wird und wieviele Zwischenschritte man braucht, aber in der 2., spätestens 3. Analyse hat man das. Wenn Rechenzeit keine Rolle spielt nimmt man einfach einen relativ großen Weg, der sicher zum Rutschen führt und viele Zwischenschritte, dann bekommt man es auch in einem Rutsch hin.

Viele Grüße
CG

------------------
Christof Gebhardt

CADFEM GmbH
Marktplatz 2
85567 Grafing
Tel. +49 (0) 8092 7005 65
cgebhardt(at)cadfem.de
www.cadfem.de

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arnd13
Mitglied
Dipl. Ing.


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Beiträge: 735
Registriert: 05.11.2008

erstellt am: 26. Jan. 2017 13:15    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Harald1802 10 Unities + Antwort hilfreich

Ich stimme Christoph Gebhardt zu. Weggesteuerte Belastung ist stabiler. Danke für den Hinweis Christoph.

------------------
Gruß, A.

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