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Belastungen.png Schraubenvorspannkraft.png

Hallo,

mein Modell besteht aus einer Grund- und Aufsatzbacke, welche durch zwei Schrauben miteinander verbunden werden.
Mein Kontakt-Tool zeigt, dass alle Kontakte geschlossen sind. Ich habe mich natürlich auch an Tutorials gestützt.
Die Berechnung läuft tadellos durch aber das Ergebnis ist nicht zufrieden stellend.
Im Anhang habe ich mal das Problem aufgezeigt (Achtung: Bild ist hochskaliert, damit man die Probleme besser sieht):
Durch die Schraubenvorspannkraft trennen sich zum einen die Aufsatzbacke und die Grundbacke und zum anderen dringen die Schrauben in die Aufsatzbacke ein.

Weiß jemand was ich falsch mache?

Danke

[Diese Nachricht wurde von adalro am 05. Mai. 2017 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von adalro am 05. Mai. 2017 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von adalro am 05. Mai. 2017 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von adalro am 05. Mai. 2017 editiert.]

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Sieht so aus, dass der Kontakt zum Grund nicht funktioniert. Sind deine Ergebnisse von Kontakt-Tools nach der Berechnung oder in Anfangszustand?

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Grüße, Moe

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Skalierung im Postprocessing aktiviert? Wenn ja, mal abstellen (Faktor 1:1)

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Die Ergebnisse von Kontakt-Tools sind im Anfangszustand. Das scheint alles in Ordnung zu sein.

Ohne Skalierung, also Maßstabsgerecht, sieht man auch eine kleine Durchdringung des Schraubenkopfes sowie die Trennung der Aufsatzbacke von der Grundbacke.
Versteh nicht warum sich die Schraube verlängert anstatt sich zusammen zu ziehen

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Handelt es sich bei der Schraube um einen zweiteiligen Körper?

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Nein die Schraube ist einteilig.

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Schrauben.pdf

Ohne Mutter muss der Schraubenschaft immer zweiteilig sein, entweder über die Geometrie oder dem Netz. Das ist darin begündet, dass auf der Last, definiert als Schraubenvorspannkraft, keine weitere Randbedingung und auch kein Kontakt definiert sein darf.
Auch stellt die Trennlinie für Ansys eine Symmetrieachse für Schraubenvordspannkraft da. Die halbe Last wird um diese Linie gespiegelt (zwei aufeinandertreffende Zugkräfte). Weiteres dazu im Anhang.

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 07. Mai. 2017 editiert.]

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Vielen Dank für die wichtige Info.
Kann ich es in meinem Fall so lösen?:

Regelmäßiges Netz des Schaftes durch MultiZone Methode
Aktuel ist der Schaft mit der Grundbacke auf Verbundkontakt. Hier muss ich den Kontakt entfernen?!

Danke!

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Für den Schaft darf kein Kontakt definiert sein. Ledeglich für die Schraubenkopfauflage und dem Gewinde.

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Durchdringung.png

So ich habe jetzt die Schraube geteilt und die Kontakte neu definiert.
Bei der Berechnung kommt sofort die Warnung, dass an 603 Knotenpunkten die Durchdringung zu groß ist. Die Berechnung scheint ewig zu dauern...
Im Kontakt-Tool habe ich nun die Durchdringung überprüft, welche im Anhang zu sehen ist.
Wie kann ich nun dieses Problem beheben?

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Wurde mit zwei Lastschritten gerechnet? 0 = Vorspannung 1 = Vorpannung gesperrt?

- Pinball-Radius erhöhen

oder

- Kontakt auf Berühung stellen

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Ja die zwei Lastschritte habe ich eingestellt.
Wie stellt man den Kontakt auf Berührung?

Ok hab den Kontakt auf Berührung gesetzt....mal sehen ob er rechnet!

[Diese Nachricht wurde von adalro am 08. Mai. 2017 editiert.]

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Modell_Schraubenvorspannung.png Belastung.png

Ich hab so ziemlich alles versucht aber die Simulation will einfach nicht konvergieren bzw. braucht die sehr lange bis überhaupt was geschieht.
Das Modell ist doch nicht so schwer und ich will ja "nur" die Schraubenvorspannkraft aufbringen.

Das Netz in den Kontaktbereichen habe ich so gleichmäßig wie möglich verfeinert.
Den Pinball-Radius auf 5 mm gestellt.
Wenn ich den Kontakt auf Berührung setzte kommt sofort die Fehlermeldung, dass die Geometrie zu stark verzerrt wurde.
Bei den Kontakten ist praktisch alles auf programmgesteuert. Muss ich da vielleicht paar Sachen manuell eingeben?
Ich zweiten Bild sieht man die Belastung der Vorspannkraft. Sieht für mich auch nicht ganz korrekt aus aber weiß nicht was ich da machen kann.

Ich bitte um Hilfe!

[Diese Nachricht wurde von adalro am 08. Mai. 2017 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von adalro am 08. Mai. 2017 editiert.]

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Das Problem ist, dass das mit nichtlinearen Kontakten (reibungsfrei bzw. reibungsbehaftet) gerechnet wird. Diese konvergieren sehr langsam oder überhaupt nicht und sind oft auf Substeps angewiesen. Und neigen dazu sich zu durchdringen. Also entweder die Substebs anpassen, weiter mit den Pinball Radius probieren. Oder auf lineare Kontake umstellen. Z.B. keine Trennung oder Verbundkontakt.

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Woher weiß ich eigentlich welcher Pinball-Radius der Richtige is? Ich kann den ja beliebig groß wählen.
Das größte Problem ist eigentlich, dass ich das Modell eigentlich erweitern wollte und dann brauchts ja erst recht lange bis eine Lösung kommt.
Morgen muss ich es eben weiter versuchen.
Danke für die Hilfe!

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Oder den Projektordner an Duke754@gmx.de schicken, dann schaue ich mir das mal an. Für den Pinball Radius gibt es keine Vorgaben höchstens ein paar Erfahrungswerte.

Die Schraube sollte übrigens gleichmäßigt vernetzt sein, durchgehend ein strukturiertes Netz, so wie der untere Teil der Schraube.

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Ich habe dir mal den Projektordner geschickt. Vielen Dank!!
Das mit dem "strukturierten Netz" habe ich schon öfter gelesen, weiß aber nicht wirklich wie das realisiert wird. Muss ich da erstmal das Netz auf Sweep umstellen?

Also ich erhalte keine konvergente Lösung und erhalte immer wieder als Meldung, dass es eine Starrkörperbewegung gibt.
Wenn ich das über Grafikfenser->rechte Maustaste->gehe zu->Körper im Strukturbaum ohne Kontakte gehe, dann wird kein Körper angezeigt.
Ich wüsste nicht wo eine Starrkörperbewegung aktiv werden könnte

[Diese Nachricht wurde von adalro am 09. Mai. 2017 editiert.]

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Also die Geometrie enthält zuviele Fehler. Zum einen sind die Schrauben keine zylindrischen Flächen, vermutlich eine Spline oder der gleichen. Aber deswegen erzeugt der Automesher kein strukturiertes Netz, was dieser bei einem Zylinder und Co. machen sollte.
Mit Multizone passt es nun halbwegs. Die Trennflächen passen nicht genau aufeinander. Ohne manuelles Vernetzen lässt sich dieser Fehler nicht beheben.
Auch sollte die Schraubenvorspannkraft auf ausschließlich zylindrischen Flächen definiert werden.
Auch wird der Verbundkontakt zwischen Schraube und Gewinde nicht erkannt. Ein Anzeichen für einen Geometriefehler, die Flächen sind nicht konzentrisch zueinander.

Wenn Symmetriebedingungen genutzt werden, dann sollte auch die Last halbiert werden. Die 42 kN gelten sicher für die ganze Schraube.

Am besten das Modell neu zeichnen, oder in vereinfacher Form. Letztendlich soll vermutlich der Reibkontakt zwischen den Backen ausgewertet werden. Vielleicht auch noch der Spannungszustand. Aber dafür reicht auch ein deutlich vereinfachtes Modell.

https://www.dropbox.com/s/j8b2j112kql3w1f/ansyst.rar?dl=0

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Erstmal vielen vielen Dank für deine Zeit!
Mit welcher Version arbeitest du? Ich hab grad die 17.0 und werde demnächst die 17.1 nutzen. Ich kann deine Datei nicht aufmachen weil das Projekt in einer höheren Produktversion gespeichert wurde. Ich nutze die Teaching Advanced, vlt liegt es auch daran.

Zu den Anmerkungen:
Ich habe gestern die Vermutung gehabt dass es auf Geometriefehler zurückzuführen ist und habe deshalb wie verrückt versucht ein gleichmäßiges Netz zu generieren. Ich werde die Körper so weit wie möglich vereinfachen und hoffe dass es dann klappt.

Nochmal zu der Schraube:
Muss man immer die Vorspannkraft halbieren? Wieso ist das in meinem Fall so? Welche Symmetriebedingungen habe ich genutzt?

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Einfach die .wbpj gegen die Alte austauschen.
Also beim öffnen in Mechanical wurde nur das halbe Geometriemodell als aktiv angezeigt und vernetzt, also Symmetriebedingung.
Oder es war einfach nur die Schnittansicht aktiviert und ich habe das auf die Schnelle übersehen.

Halbe Last nur bei halben Modell (dazu zählt nicht die Schnittansicht).

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 10. Mai. 2017 editiert.]

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Ich hab das Projekt ausgetauscht aber es kommt immer die Meldung dass mit einer höheren Version gearbeitet wurde.
Ja, die Schnittansicht war sicherlich aktiviert.

[Diese Nachricht wurde von adalro am 10. Mai. 2017 editiert.]

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Kontaktdruck.png Verformung.png

So hab jetzt das Modell neu erstellt bzw. vereinfacht und das Netz selber modifiziert. Er rechnet zumindest!!!
Die Schrauben ziehen sich auch zusammen mit der Aufsatzbacke. Soweit so gut.

Zwei Anmerkungen:

1. Wie man sieht ist das Netz im inneren der großen Körper immernoch sehr ungleichmäßig (wobei: Von außen sieht die Vernetzung sehr sauber aus). Welches Netz könnte eine bessere Qualität gewährleisten?

2. Im Anhang ist der Kontaktdruck zwischen Schraube und Aufsatzbacke bei entsprechender Schraubenvorspannkraft.
Nun erhalte ich als Maximum ca. 700 MPa raus bei einer Vorspannkraft von ca. 41250 N. Die Kontaktfläche ist ca. 100 mm² groß.
Wieso ist der Druck so hoch? Liegt es an der Reibung?

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Netz eventuell von gleichmäßig auf Krümmung mit Wandabstand stellen und die Gradzahl mal auf 20 oder weniger stellen. Wichtig ist auch weniger die optische Erscheinung, Tetraeder sind nun mal nicht sehr gleichmäßig. Sondern auch mal die Netzqualität und das Seitenverhälntis betrachten.

Der hohe Druck tritt an sehr kleinen Bereichen in der Nähe der Randbdingung auf. Das Netz könnte noch zu grob sein. Netz verfeinern oder ein Konvergenzkriterium einfügen. (Ansys rechnet üblich mit 20%).
Viel wichtiger ist auch das Druckbild. Das sollte kreisförmig oder  elliptisch sein. Also mal die Isobaren anschauen. Aber von den mittleren 412 mPa als konstant angenommener Flächendruck, weicht ja das Druckbild nicht erheblich ab und zeigt eigentlich ein plausibles Ergebnis. Druckabfall von Innen nach Außen.

Nachtrag:

Man könnte auch auf den Flanschflächen ein strukturiertes Netz erstellen, falls dies noch nicht der Fall sein sollte. Oder eine Pfad entlang des Radius erstellen um dort den Druck als 2D Funktiongraphen auswerten. Dann erkennt man leichter unplausible Abweichungen Aufgrund von unrealistischen Druckspitzen. Druckspitzen sind aber an den Randbedingen immer vorhanden. Mit höher Netzgüte können diese sogar steigen, aber die Flächenausbreitung nimmt ab.

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 10. Mai. 2017 editiert.]

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Gesamtverformung.png Kontaktdruck.png Vergleichsspannung.png

Ja, mit dem Ergebnis bin ich erstmal zufrieden. Ich versuche mal deine Tipps umzusetzen.

Ich hab eben auch das Problem, dass ich die Teaching Advanced nutze und die Lizenz eine Größenbeschränkung hat. Darauf muss ich auch noch aufpassen und kann nicht beliebig fein vernetzen   

Ich frag mich immer was mit strukturiertes Netz gemeint ist. Ist das die MultiZone-Methode? --> habe gerade gemerkt, dass es die Flächenvernetzung ist.

Nachtrag:

Nachdem ist die Vernetzung angepasst habe, erhalte ich das angehängte Ergebnis. Der Druck ist jetzt im Kontaktbereich stark abgefallen aber die Verteilung sieht deutlich besser aus.
Die Spannungen am Schaft und die dadurch erzeugte Verformung sind aber ähnlich wie bei vorherigen Berechnungen.

[Diese Nachricht wurde von adalro am 11. Mai. 2017 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von adalro am 11. Mai. 2017 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von adalro am 11. Mai. 2017 editiert.]

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