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Autor Thema:  FEM- Rückstoßkräfte (5412 mal gelesen)
AS29
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erstellt am: 13. Mrz. 2013 15:18    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


Hebel.ipt


Rueckstosskr.pdf

 
Hallo Inventor- FEM- Anwender!
Sind im Inventor- FEM die anzeigbaren Rückstoßkräfte nicht mit Auflagerkräften gleichzusetzen? Wenn doch, kann mir dann jemand das Ergebnis für das angefügte Beispiel eines einfachen Hebels erklären? (PDF mit Erläuterungen und ipt)
Vielen Dank, Gruß Arndt Schmidt

[Diese Nachricht wurde von AS29 am 13. Mrz. 2013 editiert.]

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jupa
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erstellt am: 13. Mrz. 2013 19:35    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 AS29 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo Arndt,

Deine Annahme, die "Rückstoßkräfte" entsprächen den Auflagerkräften ist korrekt. Fehlerhaft sind die von Dir definierten "Randbedingungen":
Die reibungslose Abhängigkeit an der linken Kreisfläche erzwingt, daß das Bauteil im Bereich des Kreises horizontal bleibt, es möchte sich aber auf Grund der Belastung ein wenig nach links unten wegbiegen. Um die Kreisfläche waagerecht zu halten ist ein enormes zusätzliches Biegemoment notwendig, das die von Dir erwarteten Ergebnisse verfälscht. Mach diese Kreisfläche entweder deutlich(!) kleiner oder zeichne wie ich anstelle des linken Kreises ein seehr schmales Rechteck (habe ein Rechteck über die gesamte Breite in y-Richtung und eine Ausdehnung in x-Richtung von 0,01 genommen) und Du wirst die erwarteten Ergebnisse bekommen (bei mir 300,2 N). Natürlich hat man dann auf Grund der kleinen Angriffsfläche Probleme bei der Interpretation der dort auftretenden Spannungen, aber das sind eben zwei verschiedene Paar Schuhe.

Jürgen

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AS29
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erstellt am: 14. Mrz. 2013 20:58    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

Hallo Jürgen, vielen Dank für die Erklärung. Ich bin auf dieses Beispiel über einen Hebel einer Spannvorrichtung gestoßen. Heißt das für die möglichst realitätsnahe FEM-Analyse des Hebels, dass man besser auf beiden Seiten des Hebels eine Kraft definiert und nur im Drehpunkt eine PIN- Abhängigkeit? Lässt sich vielleicht sonst in der Analyse nur diese kleine Stelle mit der entstehenden Spannungsspitze ausblenden? Gruß Arndt

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jupa
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erstellt am: 15. Mrz. 2013 05:44    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 AS29 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo Arndt,

Ob die Variante mit den zwei Kräften die bessere sei möge dahingestellt bleiben. Sie würde zumindest funktionieren. Allerdings mußt Du
1. selbst dafür sorgen, daß ein Kräftegleichgewicht existiert. (Die Summe aller angreifenden Kräfte und Momente muß 0 sein). Die zu erwartenden Rückstoß-(Auflager-)kräfte und -Momente muß der Anwender also vorher selbst ermitteln, was in so einem einfachen Fall sicherlich bequem möglich ist, bei komplexeren Lastverhältnissen jedoch durchaus mit Aufwand verbunden sein kann.
2. Muß in Deinem konkreten Fall bei der Definition der Simulation das Häkchen bei "Modi für starres Bauteil suchen und entfernen" gesetzt werden, ansonsten würde das Bauteil "wegschwimmen".

Ein Vorteil der Variante mit zwei Kraftangriffsflächen ist zweifellos, daß man größere Flächen für den Kraftangriff benutzen kann, wodurch das Entstehen von unnatürlichen Spannungsspitzen verringert oder gänzlich vermieden wird.
Welcher Ansatz zu einem möglichst realitätsnahen Ergebnis führt ist immer eine konkrete Fallentscheidung. FEM ist nun mal ein wackliger Drahttseilakt, angefangen bei der Definition der äußeren Randbedingungen (Kräfte, Momete, Auflager, Kontakte) über die internen Einstellungen (Netzqualität, Konvergenzeinstellungen) bis hin zur Interpretation der Ergebnisse. Praktisch verwertbare VORHERSAGEN wirst Du erst erlangen nach reichlicher Erfahrung im Umgang mit FEM (idealerweise Berechnungsergebnisse mit realen Ergebnissen vergleichen und Annahmen bei der FEM-Analyse iterativ verbessern).
Und nicht vergessen: Das in Inventor eingebaute FEM ist ein sehr stark vereinfachendes Modul. Nicht umsonst kostet z.B. ANSYS (und selbst das liefert nur "Näherungslösungen") so ziemlich das doppelte wie Inventor insgesamt.


Jürgen

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jupa
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erstellt am: 15. Mrz. 2013 05:53    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 AS29 10 Unities + Antwort hilfreich

Zitat:
Original erstellt von AS29:

Lässt sich vielleicht sonst in der Analyse nur diese kleine Stelle mit der entstehenden Spannungsspitze ausblenden?

Diese Frage verstehe ich nicht ganz. Wenn du aber damit meinst, daß die Spannungsspitze an der fast linienförmigen Krafteinleitungsstelle dafür sorgt, daß auf Grund der dort auftretenden hohen Spannungen alles andere nur blau dargestellt wird (und man dann gar nicht mehr sieht, was sich z.B. rund um die Bohrung tut): Ja kann man. Dazu die Farbleiste modifizieren: das Häkchen bei "max" rausnehmen und einen geringeren Maximalwert eintragen.
Falls das nicht Deine Frage war, ... bin heute abend wieder "online".

Jürgen

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Leo Laimer
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IV bis 2019

erstellt am: 15. Mrz. 2013 07:46    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 AS29 10 Unities + Antwort hilfreich

Zitat:
Original erstellt von AS29:
...Lässt sich vielleicht sonst in der Analyse nur diese kleine Stelle mit der entstehenden Spannungsspitze ausblenden? Gruß Arndt

So direkt ausblenden lässt sich so eine Spannungsspitze nicht (ausser durch das Verschieben der Anzeigeskala, wie Jürgen schon sagte).
Aber man kann das Entstehen derselben hinterfragen: Zeigt es halbwegs realistisch das an was man wissen will, nämlich die Spannung an dieser Stelle, ists ja gut.
Will man aber was anderes wissen, kann man die ganze Aufgabe so modifizieren dass die Spannungsspitzen an dieser Stelle garnicht erst entstehen. Man könnte z.B. einen Bolzen durch das Loch modellieren und den Bolzen aussen lagern.

------------------
mfg - Leo

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AS29
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erstellt am: 15. Mrz. 2013 20:25    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


Hebel_Fbeidseitig.pdf

 
Hallo FEMer!
Vielen Dank für die umfangreichen Antworten, sogar schon nachts um 5:45Uhr!! Zu meinen Fragen und euren Antworten:
1. Bei mir funktionierte die Abhängigkeitserstellung erst ab einer Rechteckbreite von 0,12mm, aber dann erreiche ich auch 300,2N Auflagerkraft. Bei einem schmaleren Rechteck gab es immer die Fehlermeldung: nicht genügend Abhängigkeiten!
2. Mit Ausblenden von Spannungsspitzen meinte ich, bestimmte Bereiche aus der FEM- Analyse ausnehmen, bei denen nur aufgrund von fehlerhaften Annahmen sehr hohe Spannungen entstehen. Ich habe den Befehl Geometrieelemente von Sim. ausschließen gefunden, der aber ja nur an Geometrieelementen Sinn macht, an denen keine Abhängigkeiten und Kräfte definiert sind.
3. Beidseitige Kräftedefinition führte trotz dem gesetzten Häkchen bei "Modi für starres Bauteil..." immer zu der Fehlermeldung: Nicht genügend Abh.!
Folgende Idee erscheint mir sinnvoll und realitätsnah:
1. Sehr kleine Bereiche für Abhängigkeiten definieren und an diesen Stellen die Rückstoßkräfte ermitteln.(Z.B. an Auflagepunkten)
2. Rückstoßkräfte an diesen Stellen, aber über größere reale Angriffsflächen, als Kräfte angreifen lassen und die Abhängigkeiten beibehalten. Für meinen Hebel erreiche ich so, nach meiner Einschätzung ein ganz gutes FEM- Ergebnis. (siehe PDF)
Viele Grüße, Arndt

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jupa
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erstellt am: 16. Mrz. 2013 06:32    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 AS29 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo Arndt,

"Folgende Idee erscheint mir sinnvoll und realitätsnah:
1. ...
2. ... "
Na klar, warum nicht. So etwas meinte ich mit "zwei verschiedenen Paar Schuhe". Je nach beabsichtigter Zielstellung muß man das Problem eben von verschiedenen Seiten angehen.

"Ausblenden von Spannungsspitzen":
Wenn die Spannungen an den betreffenden Stellen tatsächlich so hoch ausfallen, wirst Du kaum etwas dagegen tun können. Das Ermitteln der Spannungen ist ja (u.a.) Sinn und Zweck der Sache. Sollte es sich jedoch um realitätsferne Singularitäten handeln, könnte man dem evtl. durch eine lokale Netzsteuerung entgegenwirken. Normalerweise benutzt man die zwar, um in kritischen Bereichen das Netz zu verfeinern, aber warum nicht auch mal umgekehrt im Bereich einer Singularität das Netz ausdrücklich sehr grob halten? Ob Dir dann die automatische Netzverfeinerung vielleicht doch wieder die Beine weghaut mußt Du am konkreten Fall ausprobieren - ich habe damit jedoch schon gute Ergebnisse erzielt.

"Beidseitige Kräftedefinition führte ... immer zu der Fehlermeldung ..."
Vielleicht geht Dein Kräftegleichgewicht doch nicht korrekt auf? (Evtl. noch mal überprüfen oder Datei hier hochladen)


Jürgen

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erstellt am: 16. Mrz. 2013 12:28    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 AS29 10 Unities + Antwort hilfreich

Zitat:
Original erstellt von AS29:
... 3. Beidseitige Kräftedefinition führte trotz dem gesetzten Häkchen bei "Modi für starres Bauteil..." immer zu der Fehlermeldung: Nicht genügend Abh.! ...

Das wäre äußerst merkwürdig. Wenn die Option "Modi für starres Bauteil suchen und entfernen" gesetzt ist, werden keinerlei Abhängigkeiten (Lagerungen) vorausgesetzt. Von daher können dann die Meldungen "Keine abhängigkeit definert" und "Nicht genügend Abhängigkeiten" eigentlich gar nicht erscheinen.

Oder erscheint die Warnung "Umfangreiche Verformung im Vergleich zur Modellgröße". Das wäre dann ein Hinweis auf Festkörperbeschleunigung durch fehlendes Kräftegleichgewicht.

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erstellt am: 17. Mrz. 2013 11:29    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


Fehlermeld_Hebel_Fbeidseitig.pdf


Hebel.ipt

 
Hallo zusammen!
Besten Dank für die Zusatzinfo zur lokalen Netzsteuerung.
Anbei als PDF und ipt die FEM- Analyse mit der "merkwürdigen" Fehlermeldung!?
Gruß Arndt

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130317-FEM-EinstellungenFestkBeweg.jpg

 
Zitat:
Original erstellt von AS29:
... Anbei als PDF und ipt die FEM- Analyse mit der "merkwürdigen" Fehlermeldung!? ...

Ah, jetzt, ja ... falscher Fehler ...

Die Otption "Modi für starres Bauteil suchen und entfernen" muss man selbstverständlich in der entsprechenden Simulation (Analyse) aktivieren (Beim Erstellen der Simulation oder später mit "Sinmulationeigenschaften bearbeiten") und nicht über den Befehl "Einstellungen für Belastungsanalyse" in den "Belastungsanalyse - Einstellungen".

Die Einstellungen in den "Belastungsanalyse - Einstellungen" sind nur die Voreinstelungen für eine neue Analyse. Sie betreffen im Wesentlichen die Dialogfelder "Neue Simulation erstellen", "Konvergenzeinstellungen" und "Netzeinstellungen", wirken sich aber diesbezüglich nicht auf bestehende Analysen aus.

------------------
Michael Puschner
Autodesk Inventor Certified Expert
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AS29
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erstellt am: 18. Mrz. 2013 13:28    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

Hallo und vielen Dank für den guten Tipp. War mir nicht klar, dass sich der gleiche Befehle unterschiedlich auswirkt!

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