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Hallo und guten Morgen,

Es geht um die Dynamische Simulation in Inventor, hier im besonderen um die sogenannte Dämpfungskonstante für Translationsbewegung mit der Einheit N x s/m

Was mich mal interessieren würde ist folgendes:

Wo holt ihr euch diesen Wert für unterschiedliche Materialien her?

Hat jemand da Tabellenwerte und / oder eine Quelle?

In einem Lehrbuch wird an einem Beispiel mit einem Gummipuffer (E-Modul 2GPa wird hier definiert) ein Wert von 1 N x s/mm angegeben.

Es wird hier überhaupt nicht beschrieben wo dieser Wert für die Dämpfungskonstante herkommt und worüber ich auch etwas nachdenken mußte war der Wert für das E-Modul / Gummi.

Ich hab das was im Kopf von 0,01 - 0,1 GPa für Gummi.....aber erst mal nehme ich den Wert von 2 GPa so hin weil es ja ein "Gummipuffer" ist.

Also Frage, was setzt ihr so für die Dämpfungskonstante ein und wo holt ihr euch diese Werte her?

Das man das natürlich ermitteln und berechnen kann das weiß ich....vorausgesetzt man hat die dafür nötigen Parameter (für die Berechnung).

Die haben wir aber meist nicht.....von daher interessiert es mich welche Werte ihr einsetzt.

Gruß

[Diese Nachricht wurde von Orlando am 04. Apr. 2015 editiert.]

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Zitat:

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Original erstellt von Orlando:
... Dämpfungskonstante für Translationsbewegung mit der Einheit N x s/m ... E-Modul ...

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Ich behaupte mal, eine Berechnungsvorschrift oder Tabelle kann es hierfür nicht geben. Auch gibt es keinen direkten Zusammenhang zwischen dem E-Modul und der Dämpfung. Das E-Modul beschreibt zunächst ja die Elastizität, also die Steifigkeit eines Werkstoffes. Es gibt aber Bauteile aus harten und weichen Werkstoffen mit der selben Dämpfung. Die Dämpfung beschreibt die Energieabsorption, z.B. durch Umsetzen in Wärme.

Die Dämpfung und Elastizität eines Bauteils ist aber nicht nur vom Werkstoff, sondern auch von seiner Bauform (Geometrie) abhängig. Und genau hierin liegt das Problem einer Starrkörpersimulation, wie die DynSim von IV eine ist. Da hier die Geometrie der Bauteile konstant ist (unendlich steif), muss ihr Verhalten in Bezug auf Dämpfung und Elastizität über die Gelenke abgebildet werden. Das Gelenk kennt aber die Geometrie der Komponenten nicht und schon gar nicht wird berücksichtigt, dass diese sich ändern kann.

Erschwerend kommt noch hinzu, das mit einem Gelenk ja immer ein Komponentenpaar verbunden wird, es sich also immer auch um eine Werkstoffpaarung handelt.

Es bleibt also kaum etwas anderes übrig, die Parameter für Dämpfung und Steifigkeit experimentell im Realversuch zu ermitteln, aus Erfahrung anzuwenden oder bestenfalls über eine dafür geeignete dynamischen FEM annähernd festzulegen. Die linear-statische FEM von IV ist dafür natürlich nicht geeignet.

Sollte es tatsächlich irgendwo einen Erfahrungsschatz in Form eines Tabellenbuches mit Näherungswerten für typische Beispiele geben, wäre auch ich sehr daran interessiert.

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Michael Puschner
Autodesk Inventor Certified Expert
Autodesk Inventor Certified Professional
Mensch und Maschine Scholle GmbH

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Hallo Michael,

ich weiß das E-Modul und Dämpfung nix gemeinsames haben.
Hab das nur mal erwähnt weil ich für Gummi eigentlich einen anderes E-Modul im Kopf habe.

Erklärung zur Dämpfung:

Bei einer mechanischen Welle werden kinetische Energie und potentielle Energie gegenseitig ausgetauscht. Wird dabei Energie in eine dritte Energieform abgezweigt – oft etwa als Wärme –, so ist dies die Ursache der Dämpfung.

Weiterhin frag ich mich woher der Autor dieses Lehrbuches den Wert
1 Ns/m für die Dämpfungskonstante hat.

Ob er das in Versuchen ermittelt hat?

Ich glaub es nicht.....

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Zitat:

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Original erstellt von Orlando:
... weil ich für Gummi eigentlich einen anderes E-Modul im Kopf habe. ...

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Für Hartgummi wäre schon auch ein E-Modul um die 5 GPa üblich. (Natur-)Kautschuk hätte aber nur bis 0,05 GPa.

Zitat:

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Original erstellt von Orlando:
... Weiterhin frag ich mich woher der Autor dieses Lehrbuches den Wert 1 Ns/m für die Dämpfungskonstante hat. ...

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Oft lässt sich der Wert aus der Animation des Simulationsergebnisses abschätzen. Bei einer Klappe, die gegen einen Gummipuffer schlägt, wie in dem Lehrbuch (vermutlich das von Günter Scheuermann) hat man ja einschlägige Erfahrungen aus dem täglichen Leben. In anderen Fällen kann das schon wesentlich schwieriger sein.

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Michael Puschner
Autodesk Inventor Certified Expert
Autodesk Inventor Certified Professional
Mensch und Maschine Scholle GmbH

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Zitat:

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Original erstellt von Michael Puschner:

Oft lässt sich der Wert aus der Animation des Simulationsergebnisses abschätzen. Bei einer Klappe, die gegen einen Gummipuffer schlägt, wie in dem Lehrbuch (vermutlich das von Günter Scheuermann) hat man ja einschlägige Erfahrungen aus dem täglichen Leben. In anderen Fällen kann das schon wesentlich schwieriger sein.

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Yep so ist es.....deshalb frage ich mich auch ob dies so einen verwertbaren Sinn ergibt.
Da wurden einfach Eingabemöglichkeiten generiert ohne das eine aussagefähige Legende hinterlegt ist.
Oder gibt es in Inventor etwas mehr an schlüssigen Infos zu Steifigkeit, Dämpfung und Reibung?
Vielleicht hab ich das ja übersehen.....

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Zitat:

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Original erstellt von Orlando:

Es wird hier überhaupt nicht beschrieben wo dieser Wert für die Dämpfungskonstante herkommt

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Die Dämpfungskonstante in Inventor hat gar nichts mit dem E-Modul zu tun. Sie beschreibt nichts weiter als den geschwindigkeitsabhängigen Widerstand eines bewegten Körpers gegen die Bewegung. [Scheuermann, Simulationen mit Inventor]. Die der Bewegung entgegengerichtete Dämpfungskraft wird berechnet aus Dämpfungskonstante * Geschwindigkeit (F=c*v). Die Werte für c können IMHO nur experimentell an "Mustersystemen" ermittelt und dann auf ähnliche Anwendungsfälle sinngemäß übertragen bzw. angewendet werden. Die in Lehrbüchern gezeigten Simulationen sind nicht viel mehr als eine schöne Spielerei "für die Galerie". Ich persönlich traue den Ergebnissen der Dyn. Simulation schon lange nicht mehr - da stecken zu viele Unwägbarkeiten (bei der Formulierung der Randbedingungen) drin. Da haben wir einmal die angesprochene Dämpfungskonstante. Dann das Problem der Reibwerte - erstens keine Unterscheidung zwischen Haft- und Gleitreibung und zweitens zulässige Reibkoeffizienten bis 2 (die nützlich sein sollen, um Einflüsse wie Temperatur, Feuchtigkeit usw. berücksichtigen zu können. Ein weites Spektrum für willkürliche Interpretationen).
Dann rechnet Inventor offenbar machmal auch richtig Mist: Als Beipiel ein paar Bauteile, die gegeseitig mit dem Gelenk 3D-Kontakt verknüpft sind. Kann zum Beginn optisch recht gut aussehen, aber plötzlich springen die Bauteile wie wild durcheinander, als hätten sie einen massiven Adrenalinschuß bekommen.
Weiteres ganz simples Experiment: Fallsimulation Kugel prallt infolge Schwerkraft auf waagerechte Platte. Man vergleiche die Ergebnisse, wenn man Kugel und Platte a) mit einem 2D-Kontakt und dann b) mit einem 3D-Kontakt verknüpft. Völlig unterschiedliche Ergebnisse - welchem soll man nun Glauben schenken?
Erst kürzlich habe ich mich mal wieder an einer Steinschleuder versucht. Winzigste Änderungen an den Eingangsbedingungen (wie Dämpfung, Reibung usw.) ergaben völlig unterschiedliche Ergebnisse - vom Weitschuß bis hin zur Selbstzerstörung (da Abwurf senkrecht noch oben erfolgte  ).
Als schönstes "Negativbeispiel" (Tutorial) habe ich mal die Simulation einer mechanischen Uhrenhemmung gesehen. Da wurde so lange an den Eingabedaten rumgebastelt, bis die Simulation halbwegs das in der Praxis zu beobachtende Verhalten widerspiegelte. Wir wollen doch aber das Verhalten eines unbekannten Mechanismus vorhersagen!
Meine persönliche Schlußfolgerung: Zum Zeitvertreib ist die Dyn. Simulation in IV eine schöne Spielerei, für ernsthafte Analysen wenig (bis nicht) geeignet.
Sorry, das beantwortet zwar nicht Deine Frage, läßt Dich aber vllt. das Werkzeug DS aus einem anderen Blickwinkel betrachten (dem Du Dich natürlich keinesfalls anschließen mußt  ).

Jürgen

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Bildung kommt nicht vom Lesen, sondern vom Nachdenken über das Gelesene. (Carl Hilty)

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Zitat:

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Original erstellt von Orlando:
... Da wurden einfach Eingabemöglichkeiten generiert ohne das eine aussagefähige Legende hinterlegt ist.
Oder gibt es in Inventor etwas mehr an schlüssigen Infos zu Steifigkeit, Dämpfung und Reibung? ...

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Nun, die Eingabemöglichkeiten sind die in der Dynamischen Mehrkörpersimulation fester Körper (MKS) üblichen. Das ist halt Stand der Technik auf diesem Gebiet und bei jedem vergleichbaren MKS System gleich.

Weitergehende Informationen dazu sind mir in IV auch nicht bekannt. Das was ich darüber weiß habe ich mir auch nur durch allgemeine, systemunabhängige Fachinformationen über die MKS und reverse engineering erarbeitet.

Zur Reibung kann ich sagen, dass diese als Konstante nicht zwischen Haft- und Gleitreibung unterscheidet und als bewusst etwas reduzierte Kompensationskraft hysteresefrei auf den Gelenkfreiheitsgrad aufgebracht wird. Da der Reibbeiwert aber wie fast alle Parameter auch über ein Eingabediagramm von verschiedenen Simulationsergebnissen abhängig gemacht werden kann, lassen sich nahezu beliebige Reibverhalten simulieren.

Die MKS ist wie auch jede FEM nur ein einfaches Rechenwerkzeug, das ein Näherungsverfahren zur Lösung einer vom Benutzer in Form eines Simulationsmodelles zu definierenden Aufgabenstellung bereitstellt.

Gewagt, wenn das manchmal als virtuelle Realität verkauft wird ...  

Frohe Ostern!

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Michael Puschner
Autodesk Inventor Certified Expert
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Mensch und Maschine Scholle GmbH

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Zitat:

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Original erstellt von jupa:
... Ich persönlich traue den Ergebnissen der Dyn. Simulation schon lange nicht mehr - da stecken zu viele Unwägbarkeiten (bei der Formulierung der Randbedingungen) drin. ...

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Traue keiner Simulation oder Analyse, die du nicht selbst gefälscht hast! 

Zitat:

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Original erstellt von jupa:
... erstens keine Unterscheidung zwischen Haft- und Gleitreibung ...

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siehe mein vorheriger Beitrag

Zitat:

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Original erstellt von jupa:
... und zweitens zulässige Reibkoeffizienten bis 2 (die nützlich sein sollen, um Einflüsse wie Temperatur, Feuchtigkeit usw. berücksichtigen zu können. Ein weites Spektrum für willkürliche Interpretationen). ...

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Dazu Wikipedia: Häufige Irrtümer - „µ ist immer kleiner als Eins“

http://de.wikipedia.org/wiki/Reibungskoeffizient#H.C3.A4ufige_Irrt.C3.BCmer

Die Formel 1 verwendet auch recht trickreiche Gummimischungen und erreicht damit Haftreibungszahlen bis 1,8.

Zitat:

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Original erstellt von jupa:
...  Als Beipiel ein paar Bauteile, die gegeseitig mit dem Gelenk 3D-Kontakt verknüpft sind. Kann zum Beginn optisch recht gut aussehen, aber plötzlich springen die Bauteile wie wild durcheinander, als hätten sie einen massiven Adrenalinschuß bekommen. ...

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Kenne ich auch, passiert bei zu hoher Steifigkeit bei zu niedriger Dämpfung. Da die Verformung der Körper bei Kontakt in einer Festkörpersimulation bestenfalls als Durchdringung dargestellt werden kann (damit ihre Schwerpunkte korrekte dargestellt werden, denn nur deren Verhalten wird ja simuliert), können sich Körper bei 3D-Kontakten verkanten und extreme potenzielle Energie aufbauen.

Zitat:

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Original erstellt von jupa:
... Fallsimulation Kugel prallt infolge Schwerkraft auf waagerechte Platte. Man vergleiche die Ergebnisse, wenn man Kugel und Platte a) mit einem 2D-Kontakt und dann b) mit einem 3D-Kontakt verknüpft. Völlig unterschiedliche Ergebnisse - welchem soll man nun Glauben schenken? ...

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Selbstverständlich gibt es hier völlig verschiedene Ergebnisse. Es wird ja auch über völlig verschiedene Verfahren mit unterschiedlichen Parametern gerechnet. Der 2D-Kontalt ist sehr stark vereinfacht und berücksichtigt keine Deformation. Der 3D-Kontakt variiert die Dämpfung sogar über das momentane Kollisionsvolumen, um die Deformation möglichst korrekt abzubilden, was gerade bei dem Beispiel "Kugel auf Platte" deutlich wird.

Zitat:

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Original erstellt von jupa:
... Erst kürzlich habe ich mich mal wieder an einer Steinschleuder versucht. Winzigste Änderungen an den Eingangsbedingungen (wie Dämpfung, Reibung usw.) ergaben völlig unterschiedliche Ergebnisse - vom Weitschuß bis hin zur Selbstzerstörung (da Abwurf senkrecht noch oben erfolgte). ...

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Was meinst du, wie oft das unseren Vorfahren auch in der Realität passiert ist, bis sie genügend Erfahrung gesammelt hatte.

Zitat:

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Original erstellt von jupa:
...  Wir wollen doch aber das Verhalten eines unbekannten Mechanismus vorhersagen! ...

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Das mit der Vorhersage funktioniert ja noch nicht einmal mit dem Wetter. Vielleicht sollte man die Vorhersage unbekannter Ereignisse doch besser den Frauen in den dunklen Zelten mit den Glaskugeln und den Spielkarten überlassen. 

Mit einer Simulation kann man nur die Erfahrung bekannter Ereignisse auf ähnliche Ereignisse annähernd übertragen.

Zitat:

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Original erstellt von jupa:
...  Meine persönliche Schlußfolgerung: ... eine schöne Spielerei ... dem Du Dich natürlich keinesfalls anschließen mußt ...

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Ich war zwar nicht gemeint, fühlte mich aber dennoch betroffen und schließe mich in diesem Punkt deiner Meinung ausnahmsweise mal nicht an.

Nochmals frohe Ostern!   

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Michael Puschner
Autodesk Inventor Certified Expert
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Mensch und Maschine Scholle GmbH

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