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Gesamtverformungstatisch-mechanisch.PNG ersteEigenform.PNG

Guten Tag Zusammen,

ich beschäftige mich derzeit mit einem Projekt, in welchem ich untersuche, welchen Einfluss verschiedene Verschraubungspunkte auf die Eigenfrequenzen und Eigenformen meines Bauteils haben. Ich arbeite mit ANSYS Mechanical. Die Schraubverbindung realisiere ich mittels Feder (Aufbringung der Vorspannkraft und Steifigkeit der Schraube) und einem zylindrischen Gelenk. Da die Modalanalyse eine lineare Analyse ist und somit nur mit linearen Kontakten rechnet, bringt mich die reine Modalanalyse nicht weiter. Die Modalanalyse linearisiert die Bedingungen, d.h. sie setzt die Kontakte beispielsweise auf Verbund. Somit schalte ich eine statische-mechnische Analyse vor, um somit die Nichtlinearitäten in meine Simulation einzubringen (Kontaktzustand zwischen den zu verschraubenden Teilen soll "rau" sein). Lasse ich mir die Gesamtverformung bei der statisch-mechanischen Analyse anzeigen, so passen die Ergebnisse bzw. sind realistisch. Betrachte ich nun allerdings die Ergebnisse der Modalanalyse, primär die Eigenformen, so erhalte ein sehr unrealistisches Ergebnis. Die obere Platte durchdringt den unteren Block ziemlich stark. Normalerweise dürfen sich die Bauteile nicht durchdringen, das sie aufeinander liegen. Ich schätze das liegt daran, dass der Kontakt zwischen den beiden Bauteilen nun nicht mehr vollflächig ist. Ein weiteres Problem dabei ist, dass die Modalanalyse nur den letzten Lastschritt ausgibt und nicht über eine gewisse Zeit.

Ich hab ein paar Bilder angehängt. Ich habe auf den Bildern die Schraubverbindung nur in der mittlersten Bohrung eingefügt.

Wenn jemandem eine Lösung zu diesem Problem einfällt, wäre sehr dankbar, wenn mir jemand helfen könnte.

Viele Grüße
Dennis2996

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Wenn du davon ausgehst, dass die Schraubenvorspannungen keine Trennung der Bauteile zulassen, dann brauchst du das alles Nichtlineares nicht.

Was genau meinst du mit dem Einfluss verschiedener Verschraubungspunkte? deren Anzahl und Positionen?

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Grüße, Moe

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Genau, mit dem Einfluss der Verschraubungspunkte meine ich deren Anzahl und Position.

Ein realistisches Ergebnisse erhalte ich aber doch nur, wenn ich einen abhebenden Kontakt definiere. Mal angenommen ich benutze nur eine Schraube ganz am Rand, dann müsste sich das Bauteil bei bestimmter Anregung von dem anderen lösen (zum Mindest an ein bisschen). Definiere ich nur den Kontakt "Verbund" oder "keine Trennung", dann schließe ich sofort damit aus, dass sich die Bauteile voneinander lösen können. Die zwei Bauteile sind ja nicht verschweißt. Es muss also einen Einfluss haben, ob ich eine Schraube verwende oder 10.
Sehe ich das falsch?

Viele Grüße
Dennis

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Hi Dennis,

genau für deinen Anwendungsfall gibt es die Methode "Linear Perturbation Analysis"!
Hierbei wird unter anderem der Kontakt automatisch mit dem wahren Status aus der nichtlinearen statischen Analyse übernommen. D.h. es wird automatisch verbund bei geschlossenen Kontaktelementen und kein Kontakt bei offenen Elementen gesetzt.
Früher im APDL war das deutlich aufwändiger und heute nur ein paar Klicks entfernt. Einfach mal Hilfe lesen.

Gruß
Jens

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Gruß
Jens

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Hallo Jens,

ich habe in den Einstellungen der Modalanalyse schon den "wahren Konktakt" ausgewählt und trotzdem gibt es diese Durchdringung. Wenn man eine Schraubenvorspannung einfügt, dann entstehen winzige Lücken zwischen den Bauteilen. Und genau da ist das Problem. Dadurch, dass dort kein Kontakt mehr herrscht, entsteht diese "falsche" Eigenform der oberen Platte. Dass die Platte abhebt ist ja schonmal gut, allerdings darf sie nicht einfach durch den unteren Block durchgehen. Die Platte liegt ja immernoch auf und kann das untere Bauteil nicht durchdringen. Genau diesen Fall möchte ich in ANSYS abbilden.

Gruß
Dennis

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Hi Dennis,

was willst du? Also nochmal, Modal = linear!
Wenn du eine lineare Analyse nutzen möchtest kann kein Anschlag simuliert werden. Ein Anschlag ist eine Änderung der Randbedingung also nichtlinear. Also nix mit Modalanalyse.
Hat dieser Anschlag wirklich einen Einfluss auf die Eigenfrequenz? Ich weiß es nicht.
Ich denke in erster Näherung ist eine Analyse mit Pertubation ausreichend. Hierfür musst halt die Schraube mit modellieren.
Die niedrigen Eigenmoden sind sicher bestimmt davon wenn das Blech nicht anliegt. Ob es nun zu einer optischen Durchdringung kommt oder nicht ist praktisch unrelevant.
Wenn du mit dem Kontakt rechnen magst dann musst du eine transiente Analyse mit Kontakten (Full-Methode) durchführen und einen Ausschwingversuch rechnen. Also zb. einem Impuls vorgeben und dann die Ergebnisse auswerten. Da brauchst aber eine sehr gute zeitliche Auflösung.

Die Vorgehensweise ist auch sehr schön im Klassiker dargestellt:

FEM für Praktiker Band 2 BSP 6: Lagergestell

Viel Erfolg beim Einarbeiten
Jens

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Gruß
Jens

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