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  Berechnung von Eigenspannungen nach Erhitzen eines Stahlträgers

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Autor Thema:  Berechnung von Eigenspannungen nach Erhitzen eines Stahlträgers (903 mal gelesen)
Suspa
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erstellt am: 08. Okt. 2018 10:41    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


Temperatur.zip

 
Hallo zusammen,

ich befasse mich derzeit mit Eigenspannungen innerhalb eines I-Stahlträgers, welche durch das unterschiedlich schnelle Abkühlen von ca. 1200 Grad auf Raumtemperatur entstehen. Das ganze möchte ich erst bei einem gewalzten Träger simulieren und anschließend bei einem geschweißten. Ich unterstelle mal, dass es bei einem gewalzten etwas einfacher wird, da man eine globale Hitzeeinwirkung hat und keine lokale. Damit beschäftigte ich mich später. Mit Temperatur habe ich allerdings noch keine wirkliche Erfahrung bei abaqus, deswegen stelle ich mal meine ersten Gehversuche vor und hoffe auf etwas Unterstützung von fachkundigeren Leute.  

Ich konnte dazu schon einen Thread hier im Forum finden, aber so richtig ans Ziel führte mich das leider nicht. Ich habe mich für einen coupled temp-displacement step entschieden, da Spannung und Temperatur sicherlich voneinander abhängen.

Die Elemente sind auch entsprechend umgestellt. Nun wollte ich im ersten Step den ganzen Träger auf 1200 Grad aufheizen und danach im nächsten Step wieder abkühlen lassen. Das ganze als steady-state Analyse. Dafür habe ich zwei Temperaturlastfälle erstellt.

Anschließend habe ich als Interaktion einen surface Film erstellt, der die umgebende Raumluft beim Abkühlen darstellen soll. Beim Aufheizen habe ich darauf verzichtet, da die Luft dort vermutlich nicht relevant ist.

Der Abbruch der Berechnung erfolgt dann aber schon beim ersten Inkrement aufgrund von "excessively distorted elements".
Mir ist auch nicht ganz klar, ob man bei reinen Temperaturlasten Auflagerungen braucht. Im Grunde sollten ja keine Schnittgrößen entstehen...

Ich hänge meine .inp gerne mal an. Vielleicht hat jemand Zeit, mal einen Blick darauf zu werfen.

[Diese Nachricht wurde von Suspa am 08. Okt. 2018 editiert.]

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Pam Crash
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erstellt am: 08. Okt. 2018 15:52    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 Suspa 10 Unities + Antwort hilfreich

Das Inputfile passt nicht zu Deiner Story.

------------------
Pam

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Suspa
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Beiträge: 19
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erstellt am: 08. Okt. 2018 15:59    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

Du hast recht. Das war die falsche Datei. Habe die Datei im ersten Post ersetzt. Jetzt sollte es passen. 

Ich bin jetzt einen anderen Ansatz angegangen und habe im initial step ein predefined field aufgebracht mit 23Grad Raumtemperatur. Anschließend die Temperatur in Form von temperatur BCs aufgebracht und die Lagerung des Trägers komplett weggelassen. Die Rechnung läuft zwar, aber es kommt nichts brauchbares raus. Die Spannungen bewegen sich um 0.

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Mefh
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Beiträge: 45
Registriert: 04.03.2015

erstellt am: 09. Okt. 2018 08:06    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 Suspa 10 Unities + Antwort hilfreich

Mir sind einige Dinge aufgefallen:

Das Einheitensystem scheint nicht konsistent zu sein. Die Wärmeleitfähigkeit ist wohl in W/mK angegeben während alle anderen Größen sich auf mm beziehen.
Bei temperaturabhängigen Größen würde ich immer den ganzen Temperaturbereich und etwas darüber hinaus angeben.

Die thermischen Randbedingungen passen nicht. Bodyflux ist, wie der Name schon sagt, ein (Wärme-)Fluss und keine Temperaturrandbedingung. Fürs Schweißen wird dann tatsächlich über Bodyflux der Wärmeeintrag (als Fluss) angegeben. Wenn das Bauteil über eine Temperaturrampe erwärmt werden soll, dann über eine Temperatur- Boundary Condition.

Beim freien Abkühlen (an Umgebungsluft) wird nur eine surface film condition gebraucht. Body flux wäre hier falsch. Außerdem scheint der Wärmeübergangskoeffizient ebenfalls eine falsche Einheit zu haben. Für Luft gilt ca. WÜK = 20e-6 W/mm²K

Bei coupled temp-disp sollten die mechanischen Randbedingungen schon korrekt sein.

Die Steps sollten transient sein und ich würde immer die automatische Zeitschrittweitensteuerung wählen.

[Diese Nachricht wurde von Mefh am 09. Okt. 2018 editiert.]

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Suspa
Mitglied



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Beiträge: 19
Registriert: 19.06.2018

erstellt am: 31. Okt. 2018 14:52    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

Danke sehr! Die Rechnungen laufen nun und es hat mich schon ein gutes Stück weiter gebracht, was das Verständnis zum temp-displacement step betrifft. Allerdings komme ich nicht auf die gewünschten Eigenspannungen. Laut meiner Quellen sollen Spannungen von rund 50% der Streckgrenze in einigen Querschnittsteilen verbleiben. Ich habe da teilweise nur rund 1%. 


Die Eigenspannungen wären auch eigentlich nur Mittel zum Zweck gewesen, da ich diese für Stabilitätsrechnungen benötige. Offenbar muss ich diese aber nun mit Subroutinen als initial condition einbringen... Das hätte ich gerne vermieden. 

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