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Hallo,

ich bin Anfänger in der FEM Simulation und habe Probleme mit der Simulation in Abaqus. Ich möchte ein Bauteil, welches aus Aluminium gefertigt wird durch einen glasfaserverstärkten Kunststoff ersetzen. Das Bauteil soll dann einer vorläufigen Funktionsuntersuchung unterzogen werden. Ich stoße dabei aber auf ein paar Hürden.

Bauteil:
-Kurzes Rohr aus PA6 GF60
-Länge 120 mm, Durchmesser 70 mm
-Innendruck beaufschlagt (Luft)
-Wandstärkevarianten von 5-8 mm

Ziel der Simulation:
-Ermittlung des Maximaldrucks. Maximaldruck heißt in diesem Fall, der vorherrschende Innendruck bei Erreichen der Streckgrenze. Das heißt das Bauteil darf sich also nicht plastisch verformen.
-Ausgabe von Druck-Dehnungsdiagramm

Fragen:
-Welche Materialeigenschaften benötige ich, um den Maximaldruck zu ermitteln?
- > elastic und plastic oder noch weitere?
-Ich habe für PA6 GF60 keinen Wert für die Streckgrenze/Dehngrenze finden können, wie soll ich den Bereich der elastischen Verformung festlegen? Die restlichen Eigenschaften und das Spannungsdehnungsdiagramm von PA6 GF60 habe ich auf der Campus Seite finden können.
-Muss die Berechnung linear oder nichtlinear erfolgen?
-Welche Output Variable visualisiert am besten die Verformung bei Erreichen der Streckgrenze?

Vielen Dank im Voraus!

Gruß
Tomi

[Diese Nachricht wurde von Tomi484 am 10. Nov. 2020 editiert.]

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Die Anwendung der Kesselformel könnte u.U. ausreichen für eine überschlägige Festigkeitsrechnung.
Die Campus Daten sind mit Vorsicht zu genießen und viel zu optimistisch, da an hochorientierten spritzgegossenen Zugstäben ermittelt.
Kunststoff ist kein Stahl und die Modellierung seines Verhaltens herausfordernd. Polyamid nimmt Feuchte auf, Prozessbedingt werden die Glasfasern eine Vorzugsrichtung einnehmen mit der Folge anisotroper Materialeigenschaften, Temperatur und Belastungsgeschwindigkeit beeinflussen die Mechanik stark. U.U. weist Dein Bauteil Bindenähte  auf. Dies sind Schwachstellen die zuerst betrachtet werden sollten.

Eine professionelle Betrachtung ist m.E. nur durch den Einsatz geeigneter Software (z.B. Moldflow +Digimat)möglich.

Eine Vorabberechnung sollte m.E. nur rein elastisch erfolgen. Ausgewertet werden die weitgehend materialunabhängigen v.Mises Spannungen.Vergleich dann mit geeigneter zul. Spannung.

Berechnungen mit Follower Lasten (z.B. Druck) sollten stets geometrische Nichtlinearitäten berücksichtigen.

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Pam

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Hallo Pam,

danke für deine Antwort.
Ich habe mir schon gedacht, dass ist nicht so einfach wird.  Mal angenommen ich möchte das Bauteil aus einem herkömmlichen Metall herstellen und simulieren. Wie ist dann die Vorgehensweise bzw. welche Einstellung muss ich tätigen, um den Maximaldruck zu erhalten?

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Du kannst die Simulationen ggf. 2D oder axialsymmetrisch durchführen, vorausgesetzt du nimmst das Material als isotrop an.
Die Lagerung sollte keine künstlichen Spannung hervorrufen. Google mal nach der 3-Knoten-Regel um sowas zu tun.

Ob die Rechnung linear oder nichtlinear ist, hängt in dem Fall von der Höhe der Verformung ab. Linear aktualisiert sich der Druck nicht bzgl. seiner Ausrichtung und bezogenen Fläche. Bei kleinen Verformungen ist das unkritisch.

Bei der Auswertung schaust du dir am besten die Mises und die max. Hauptspannung an. Bei Interesse kannst du die Spannungen dann auch in Radial-, Axial- und Umfangsspannungen umrechnen lassen.

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Vorgehen: Nimm 10GPa als mittleren e-Modul ( ~ PA66GF60,23°C, konditioniert) für das Rohr. Erhöhe den Innendruck solange bis die Zulässige Spannung (~100-150MPa) erreicht wird im Modell. Der dann anliegende Druck ist das Ergebnis. Singularitäten, Bindenähte bedürfen besonderer Betrachtung.

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Pam

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Zitat:

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Original erstellt von Pam Crash:
Vorgehen: Nimm 10GPa als mittleren e-Modul ( ~ PA66GF60,23°C, konditioniert) für das Rohr. Erhöhe den Innendruck solange bis die Zulässige Spannung (~100-150MPa) erreicht wird im Modell. Der dann anliegende Druck ist das Ergebnis. Singularitäten, Bindenähte bedürfen besonderer Betrachtung.

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Wie bist du auf die zulässige Spannung gekommen? Normalerweise "Zulässige Spannung=Zugfestigkeit/Sicherheitsfaktor"

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Anisotropie-Abminderungsfaktor = 0,8 beispielsweise

Vielleicht solltest Du auch mal im Kunststoffforum nachfragen............

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Pam

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Hallo zusammen,

danke für eure Expertise, ihr habt mir auf jeden Fall schon weitergeholfen. Ich habe jetzt mal im Kunststoffforum nachfragt.
Gruß Tomi

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