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plastischeDehnung.pdf

Hallo Zusammen,

Ich versuche für meine Abschlussarbeit einen 3-Punkt-Biegeversuch zu simulieren, den ich vorher selbst durchgeführt habe. Grundsätzlich funktioniert die Simulation, aber wenn ich die Ergebnisse mit den Werten des realen Versuchs vergleiche, stelle ich fest, dass das E-Modul in der Simulation um ca. 30 % geringer ist. Das verstehe ich nicht, da ich ein elastisch-plastisches Materialmodell benutze, bei dem ich ja das E-Modul vorgebe.

Ich arbeite im mm-t-s System, habe also alle Maße in Millimeter angegeben und das E-Modul und die Spannungen für die plastische Verformung in MPa. Ich habe bereits unterschiedlich feines Mesh ausprobiert, dabei hat sich das E-Modul nicht nennenswert geändert. Hat vielleicht jemand eine Idee, woran das liegen könnte?

Bei dem Material handelt es sich um ein bioresorbierbares Polymer, als E-Modul habe ich 2090 MPa angeben, die plastische Verformung mit der dazugehörigen wahren Spannung sind in der angehängten Datei dargestellt.

Vielen Dank schon mal für alle Hinweise!

Viele Grüße

Mesc

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Wenn du über die Ergebnisse sprichst, meinst du sicherlich die Steifigkeit und nicht den E-Modul, oder? Der E-Modul ist eine Materialeigenschaft; kein Ergebnis.

Was vergleichst du? Die Kraft-Verschiebungskurve?

Von außen ist es schwer zu sagen was die Ursache für den Unterschied ist.
Hast du mal mit quadratischen Elementen gerechnet, so dass Hourglassing ausgeschlossen ist? NLGEOM ist aktiv? Könnte Reibung eine Rolle spielen? Ist irgendeine Stabilisierung/Dämpfung aktiv?

Hast du die Materialdaten korrekt umgerechnet? Also z.B. von Ingenieursspannung/-dehnung zu wahrer Spannung/log. Dehnung. Und dann erst den elast. Anteil abgezogen für die Plastizitätskurve?

Was für Fehler könnten im Versuch gemacht worden sein?

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Hi Mustaine,

Danke erstmal für deine Antwort.

> Wenn du über die Ergebnisse sprichst, meinst du sicherlich die Steifigkeit und nicht den E-Modul, oder? Der E-Modul ist eine Materialeigenschaft; kein Ergebnis.

Genau das ist ja mein Problem, wenn ich die Kraft-Verschiebungs-Kurve in eine Spannungs-Dehnungs-Kurve umrechne und die dann mit der experimentell ermittelten Kurve vergleiche, ist die Steigung im linearen Bereich bei den Simulationswerten niedriger.

NLGEOM ist aktiv, ich habe bisher mit Hex-Elementen gearbeitet. Ich habe die Reibung zwischen dem Biegebalken und den Auflagern bzw. dem Stempel schon geändert, dabei hat sich aber nur die maximale Kraft geändert. Ich habe beim Surface-to-Surfacec contact automatical smoothing eingestellt.

Die Materialdaten müssten meiner Ansicht nach richtig sein, ich habe die Umrechnung nach der Anleitung im Abaqus User's Guide gemacht. Den Versuch habe ich mehrmals wiederholt, daher hoffe ich, dass da keine Fehler mehr drin sind.

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Hast du die Rechnung auch schon mal mit quadratischen Elementen durchgeführt?

Ansonsten kann ich dir nicht sagen wo das Problem ist. Ich könnte mir höchstens mal die Eingabedatei anschauen und prüfen ob keine Fehler im Setup sind.

Beim Versuch und den Daten die du in die Analyse steckt kannst nur du prüfen ob das passt.

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Sind es zufällig C3D8R Elemente, die Du verwendet hast?
Falls ja, ändere die Definition in C3D8I Elemente, mit mindestens 4 Elementen in Dickenrichtung.

Quadratische Elemente würde ich nicht empfehlen.

[Diese Nachricht wurde von rombikus am 15. Jul. 2020 editiert.]

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Hi,

Danke für den Tipp, ich hatte tatsächlich C3D8R Elemente benutzt. Ich probiere es mal mit den C3D8I Elementen. Allerdings muss ich meine Arbeit kurzfristig abgeben und werde keine komplette Analyse mehr schaffen. Trotzdem Danke.

Viele Grüße

Mesc

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Leider hat die Änderung des Elementtyps auch keinen Unterschied gemacht

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Ok, ist die Reibung an den Kontaktflächen definiert?
Dies könnte die Ergebnisse bei Biegeversuchen beeinflussen.

Ansonsten fallen mir spontan folgende Punkte ein:
1. Prüfaufbau real und in der FEM vergleichen (FE Modell sinnvoll vereinfachen)
2. Prüfkörpergeometrie prüfen
3. Materialeigenschaften nochmals prüfen (wie wurden sie bestimmt?). Meist unterscheidet sich der Biege E-Modul von dem Zug E-Modul
4. Falls Reaktionskräfte an den beiden Auflagern mit gemessen wurden, diese mit den FE-Ergebnissen vergleichen. Anstatt den Biege E-Modul mit FEM zu bestimmen würde ich als erstes Verschiebungs-Kraft-Diagramme erstellen und diese miteinander vergleichen.
Wenn ABAQUS zu geringe Kräfte ausgibt, der Prüfaufbau im Modell jedoch korrekt abgebildet ist, bleiben die Punkte 2 und 3, wo der Fehler liegen kann.

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