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Pressverb_Sym.JPG

Hallo!

Ich möchte die Verteilung des Fugendruckes (v.a. Randeinfluss) einer Presverbindung ermitteln. Bisher habe ich die kompletten Bauteile modelliert - das ging. Um Rechenzeit zu sparen habe ich Symmetriebedingungen eingeführt - jetzt geht es nicht mehr:

- ich erstelle 1/4 Welle und Nabe (Übermaß=Körper Durchdringen sich; ist in ProE WildFire2 eigentlich kein Thema, wie sollte ich auch sonst eine (zylindrische!) Pressverbindung modellieren??)
- führe Volumenbereiche zur Netzverfeinerung am Rand ein
- definiere die Kontaktbereiche
- bringe Lasten und Randbedingungen auf (siehe Bild)
- und will die Teile separat vernetzen (Component Volume)

Fehlermeldung: "cannot pair the linked assembly elements"

Bisher habe ich mir damit geholfen, dass ich die Bauteile zueinander leicht verdreht und verschoben habe (dann liegt kein Punkt auf einer Linie des anderen Bauteils). Das geht aber jetzt nicht mehr, da ja Symmetrieebenen parallel oder senkrecht sein müssen.

Mir scheint, dass ich auch gar keinen "Unabhängigen Modus" habe (von dem ich hier im Forum gelesen habe).

Wäre nett, wenn mir jemand helfen könnte.
Christian.

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Hallo Christian,

"- ich erstelle 1/4 Welle und Nabe (Übermaß=Körper Durchdringen sich; ist in ProE WildFire2 eigentlich kein Thema, wie sollte ich auch sonst eine (zylindrische!) Pressverbindung modellieren??)"

z. B. im integrierten Modus:
http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum67/HTML/000235.shtml

Gruss Paul

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Hi,

Den unabhängigen Modus muß man sich bei PTC mit einem separatem aber kostenlosen Extralizenz key freischalten lassen.

Dein Problem ist als Viertelmodell nur in der WF2 in der integrierten Version zu lösen - dazu müssen dann aber entsprechende "freie Verbindungen" eingesetzt werden, damit die Kurven und Flächen nicht verschmolzen werden - das erzeugt das Vernetzungsproblem.

Tatsächlich ist das Modell am schnellsten im unabhängigen Modus gerechnet. Erst im inegrierten auseinandeschieben, Modell transferieren und wieder zusammenschieben.

Tipp: immer erst mal mit eine einfachen Klötzchenmodell üben - dann versteht man besser was passiert.

Gruß Slavko

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Slavko Simic
DENC AG

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pressverband.jpg

Hi,

wie es genau in der WF2 funktioniert, kann ich nicht mit Sicherheit sagen, da ich nur wenige Projekte mit der WF2 gerechnet habe. Dabei habe ich meine FE-Modelle mit der 2001 aufgebaut.

Allerdings läuft schon seit geraumer Zeit die Diskussion über den notwendigen Spalt bei einer Kontaktanalyse. Ich versuche hier nur meine Ansicht dazu zu äußern:

- Im unabhängigen Modus verliert man leider die Parmetrik der Geometrierepräsentation, dies ist ein enormer Nachteil. Hingegen hat man vor allem die Möglichkeit, manuell zu vernetzen, was insbesondere bei theoretisch relevanten Aufgaben von Vorteil ist, z. B. die Flächenpressung bei Kontaktpaarungen.
- Der Spalt zwischen 2 Kontaktkörpern führt dazu, dass diese Körper auch als solche von MECHANICA erkannt werden. Dabei muss der Spalt ein gewisses Maß erreichen. Dieser Abstand ist leider nicht zu verallgemeinern, da modell- und einstellungsabhängig.
- Nun hat MECHANICA erkannt, dass die beiden Körper nicht miteinander verbunden sind und würde bei einer automatischen Vernetzung die beiden Teile unabhängig voneinander vernetzen. So könnte man z. B. in einem FE-Modell mehrere Aufgabenstellungen unterbringen. Einer Kontaktanalyse würde das nichts bringen, da die automatisch erzeugten Netze praktisch nie zusammenpassen. Darum werden die Netze verfeinert, z. B. mit Punkten, Volumenbereichen etc.
- Wenn kein Spalt vorhanden ist, dann ist die Vernetzung "passend" zwischend beiden Volumina, MECHANICA erkennt nur einen Körper. Dennoch ist dabei ein Abgleiten der Kontaktflächen möglich, ein "ungewolltes Verschmelzen" ist mir noch nie passiert. So verwende ich die Kontaktfunktion als Ersatz einer versteifenden Randbedingung (Punkte bzw. Hilfsbalken mit fester Verbindung, Zylinderkoordinaten etc.). Dies macht bei mit ca. 80% der Kontaktanalysen aus.
- Wenn ich mich nun tatsächlich für den Kontakt interessiere, dann benötige ich fast immer einen Spalt zwischen den Kontaktkörpern, auch ein verfeinertes Netz bzw. manuelles im unabhängigen Modus. Ausnahme: Pressverband Welle-Nabe, am besten geviertelt.

Gruss Paul

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pressverband_.zip

Hallo Christian,

ich durfte gestern mein Beispiel präsentieren, anbei die Ergebnisse:

PS: Der Statusbericht sieht in so einem Fall ganz angenehm aus, keine Meckereien etc.

Gruss Paul

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Hallo Paul,

Stehe nun vor dem Problem die jeweiligen Durchmesseränderungen eines Pressverbandes zu berechnen. Habe mir deine Anleitung ausgedruckt, aber ich weiß nicht welche Randbedingungen ich auf die Welle bzw. Naben veranschlagen soll. Hab schon verschiedenes ausprobiert, aber jedes mal wird der Rechenlauf abgebrochen, wegen den falschen Ranbedingungen. Vielleicht kannst du mir sagen an was das liegt?

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Hi,

ich denke, am einfachsten wäre, den Pressverband in 2D-Achsensymmetrie zu rechnen.
http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum67/HTML/000968.shtml#000019

Dort habe ich mal ein Beispiel angehängt.

Gruss Paul

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Danke für die Parts. Genauso habe ich mein Modell auch modelliert (1/4 Volumenkörper).
zu 1) Wo und welche Randbedingungen definierst du an der Welle beim Aufbringen der Temperaturlast auf der Oberfläche? Ich habe es schon an den Stirnseiten und an den Schnittflächen versucht, aber wenn ich es dort einspannne beeinflusse ich die Verformung. Woher bekomme ich das genaue deltaT das mir den Durchmesser der Nabe wiedergibt?

Mit den Dateien .agb, .mma, .agm, .rpt weiß ich leider nix mit anzufangen. Vielleicht liegt auch darin die Antwort meiner Fragen   

Gruß Tobias 

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Hi Tobias,

ich bin nicht sicher, was Du genau meinst. In dem Beispiel soll die Baugruppe nach MECHANICA übertragen werden, dann sieht man die Idealisierung als 2D-Achsensymmetrie, also eine Transformation in X+Y+. Bei dieser Art muss lediglich eine Kante oder ein Punkt in der Y-Drehrichtung festgehalten werden, damit die Geometrie nicht entlang der Y-Achse gleiten kann, der Rest ist durch die Idealisierung statisch bestimmt.
Die .rpt-Datei ist der Statusbericht einer durchgeführten Analyse, die .mma-Datei müsste die Netzdatei sein.

Gruss Paul

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Hallo 

.mma  ... Netzdatei der Bg (du hast im int. Modus) vernetzt und Netz gespeichert
.agm  ... Log-File der letzten Vernetzung -> mit WordPad öffnen
.agb  ... Log-File der vorletzten Vernetzung -> mit WordPad öffnen
.rpt  ... Report der letzten durchgeführten Berechnung, sollte eigentlich im Ergebnisverzeichnis liegen

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HTH
Roland Leiter
Fa. Techsoft Datenverarbeitung

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Hallo Paul,

Also ich habe ein Hohlwelle (Alu) mit Übermaß und eine Nabe (Stahl). Mit der Analyse will ich berechenen, wie sich die einzelnen Durchmesser der Welle und der Narbe veränderen und wie groß dabei die Fugenspannung ist. Habe das ganze schon von Hand gerechnet und möchte dies aber auch mit Mechanica versuchen um die Ergebnisse zu vergleichen. Hier schildere ich nun mal mein Vorgehen und meine Fragen zu der Umsetzung.

1) Hohlwelle und Nabe sind als 1/4 Volumenkörper modelliert.
2) Nun soll ich laut deiner Anleitung die Hohlwelle in Mechanica mit einer Temperaturlast beaufschlagen bzw, abkühlen bis diese den Durchmesser der Nabe erreicht. Welche Mechanica Modell - Typ wähle ich aus und wie sind die eventuellen Referenzen, Geometrien ? Nachdem ich das Material und die Temperturlast auf 1/4 Mantelfläche definiert habe muss ich nun Randbedingungen (Einspannungen) festlegen. Stirnfläche (x,z), Tiefe (y). In x,z muss das Teil frei sein. Wo und wie spanne ich das Teil in der z-Richtung ein (Punkt auf co-sys?). Welches AutoGEM erzeuge ich? Danach beginne ich eine statische Analyse und lasse die durchrechnen. Woher kann ich den Temperaturwert entnehmen, der der gewünschten Durchmesseränderung entspricht?
3) delta T aus 2) entnommen. In einer Baugruppe Hohlwelle und Nabe auf gleiches Fugenmaß modellieren. Mechanica öffen. Welcher Modelltyp und Referenzen muss ich wählen? Welches AutoGEM erzeuge ich? Wo und wie spanne ich die einzelnen Teil in der z-Richtung ein? Wie und wo wähle ich die Kontaktflächen? Der Nabe wird der Werkstoff Stahl zugewiesen mit alpha=0. Temperaturlast mir detaT auf der Mantelfläche der Welle aufbringen. Neue statische Analyse rechnen lassen. -->grafische Darstellung der gewünschten Veformungen und Spannungen.

Wäre nett, wenn du mir helfen könntest

Gruß tobias 

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@ Roland

Vielen Dank für die Info!!!

Gruß Tobias

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pressverband_achtel.zip

Hallo Tobias,

anbei ein Modell zum Pressverband. Wahrscheinlich am einfachsten zu verstehen, da Du dieses Modell einfach mit der echten Durchdringung rechnen kannst. Das bedeutet: keine Temperaturtricks, sondern eine einzige Kontaktanalyse laufen lassen. Modelliert ist 1/8, damit ergeben die 3 Symmetrie-RB ein statisch bestimmtes Modell. Wenn Du die Flächenpressung genau haben möchtest, dann muss das Netz wesentlich feiner werden.

Hoffe es hilft
Gruss Paul

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Hallo Paul,

habe das Modell eben mal durchrechnen lassen. Bei einem Pressverband liegt immmer über die gesamte Fugenlänge die gleiche Spannung vor. Hier sind die die Spannungen jedoch wesentlich unterschiedlich. Zu meinem Kenntnissen zu Mechanica muss ich sagen, dass wir im Studium in CAE nur Biegefälle oder Optimierungen mit statischen Berechnungen durchgeführt habe. Eine Kontaktanalyse oder der gleichen habe ich vorher noch nie gemacht, deshalb ich es auch für mich schwierig die Schritte die du in Mechanica vollzogen hast nachzuvollziehen, warum und wieso?
Kannst du mir vielleicht ein Skript oder eine Litertaur empfehlen wo ich mir das erarbeiten kann?

Gruß Tobias

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Hallo Tobias,
www.comsolgmbh.de/content.php?si=315&prodid=43106

=> die einzige mir bekannte lesenswerte Literatur zu MECHANICA, allerdings "schwächelnd" bei Kontakten.

Gruss Paul

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Das ist mir dann doch ein wenig zu teuer, da ich eigentlich gute Kenntnisse him Modellieren habe, aber mit Mechanica noch nicht so viel Erfahrungen.

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Zitat:

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Original erstellt von Stromberg:

habe das Modell eben mal durchrechnen lassen. Bei einem Pressverband liegt immmer über die gesamte Fugenlänge die gleiche Spannung vor.

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Das ist so nicht richtig. An den Kanten treten Spannungspeaks auf.

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Ja, da gebe ich dir recht, aber im mittleren Bereich muss die Spannung am  Innendurchmesser Nabe = Spannung Außendurchmesser Welle sein. Roloff/Matek Formelsammlung Kapitel 12 Formel 10

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Hallo,

ganz recht, das ist ein wichtiges Kriterium. Dabei ist wohl die Radialspannung / Flächenpressung gemeint. Um das zu erreichen, wirst Du eine Weile üben und testen müssen. Sehr aufwendig und zeitintensiv, wie etwa http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum67/HTML/000934.shtml
s. die Dateien am Ende des Beitrags.

...Oder Du benutzt die 2D-Achsensymmetrie, rechnet wunderbar schnell und genau.

Gruss Paul

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Also wenn Du wirklich eine saubere, homogene Kontaktdruckverteilung haben möchtest, dann sollte Dein Netz ähnlich fein sein, wie z.B. bei einer ABAQUS-Rechnung. Um Volumenbereiche wirst Du da nicht mehr herumkommen.....

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Hallo Paul

Könntest du mir vielleicht dein Vorgehen bei der 2D Kontaktanalyse anhand einer Wellen Nabben Verbindung in Stichpunkten schildern?

Gruß Tobias

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modelltyp.jpg

Hallo,

ich versuch's:

1) Geometrie vorbereiten
Ich erzeuge 1/4 der Baugruppe Welle-Nabe, das ergibt mir Schnittflächen, die ich für die 2D-Achsensymmetrie anklicken muss. Außerdem habe ich ein Koordinatensystem, wobei die Y-Richtung mit der Rotationsachse zusammenfällt und meine Schnittflächen in der positiven X-Richtung liegen. Das bedeutet, dass nach der Idealisierung nur +XY Halbebene übrig bleibt, also müssen auch meine Flächen dort sein.

2) Wechsel nach MECHANICA
Beim ersten Wechsel nach MECHANICA gibt es die Option "erweitert", (ggf. Editieren => Mechanica Modelltyp wählen), dort wird die 2D-Idealisierung definiert, s. Anlage

3) FE-Modell definieren
Das Modell ist noch nicht statisch bestimmt, da die Flächen noch entlang der Y-Achse weggleiten können. Es muss folglich wenigstens ein Punkt in der Y-Verschiebung gesperrt werden. Aber diese Details müssten in den Beispieldaten http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum67/HTML/000968.shtml#000019  vorhanden sein.

Gruss Paul

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pressverband.zip

Vielen Dank Paul

Habe soweit alles wie du es mir beschrieben hast modelliert (Welle mit 0,05 mm Übermaß und das hat auch alles funktioniert. habe dir mal mein Modell angehängt. Wie verfahre ich jetzt weiter?

Gruß Tobias

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w_n_kontaktdruck_nabe.zip w_n_pressverbindung.zip

Hallo Tobias,

meine alten Beispieldateien möchtest Du offensichtlich nicht haben/verwenden. Anbei Deine letzte Baugruppe, die ich als FE-Modell vervollständigt habe. Teilweise ist es schwierig zu erklären, warum z. B. die Vernetzung in der Form gewählt wurde. Nun, falls die Netze im Kontaktbereich nicht in Ordnung sind, wird dies von MECHANICA angemeckert, insbesondere ist es dann schwierig, wenn mit einem Kontaktspalt gearbeitet wird (wie in den angehängten Daten).

Frage aber ruhig weiter, wir haben (fast) keine Geheimnisse.

Gruss Paul

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Vielen Dank Paul

Nichts gegen deine Dateien, so fällt es mir leichter deine Schritte nachzuvollziehen. Ich hab das Ganze mal bei mir durchlaufen lassen und das sieht ganz gut aus. Jetzt stellt sich mir noch die Frage wie du mit ProMechanica auf den Temperaturunterschied gekommen bist, den du als Temperaturlast dann in der Analyse benutzt hast?

Gruß Tobias

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Hi,

betrachte nur den Bolzen, die Nabe ist z. B. unterdrückt. Der Bolzen (Hohlwelle) hat das Übermaß im Radius von 0,025mm. Ich möchte aber für die Kontaktanalyse einen Spalt von z. B. 0,02mm. D. h. ich suche die Temperaturdifferenz, bei der der Bolzen um 0,045mm im Radius schrumpft. Ich lasse den Bolzen mit einer gewählten Temperaturdifferenz abkühlen, z. B. deltaT=200°C. Dabei schrumpft der Bolzen um z. B. 0,1mm im Radius. Folglich:

200°--------->0,1mm
deltaX------->0,045mm

=>deltaX=200°x0,045mm/0,1mm

Gruss Paul

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Da hätte ich auch selber drauf kommen müssen.

Folgendes hab ich bei den Berechnungen rausbekommen:

1. Die von Hand gerechnten Ergebnisse stimmen mit denen von Mechnica nicht überein.

2. Ich habe eine Animation der Verschiebung in X-Richtung (radial ablaufen lassen und haben dadurch gesehen wie sich der der Außendurchmesser der Welle aufweitet (sollte bie Erwärmung auch so sein). Der Innendurchmesser der Narbe (Wärmeausdehnungskoeffizient=0)weitet sich, trotz das noch kein Berührung (Übermaß vorliegt, aber auch.

3. Die Berechnung der Verändeung des Innendurchmessers einer Hohlwelle geht deshalb nicht, da sich der Innendurchmesser der Hohlwelle bei einer Erwärmung aufweitet, so bald der Fügevorgang aber beginnt sich einschnürrt.

Was meinst du zu den 3 Punkten?

Gruß Tobias

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Hi,

zu 1) lege Deine Berechnungen offen. MECHANICA ist ein exaktes Programm.

zu 2) die Animationen sind keine genauen Auswertungswerkzeuge, insbesondere nicht bei Kontakten, sondern nur zur Plausibilitätsprüfung geeignet.

zu 3) den Innendurchmesser der Hohlwelle sollte man streng genommen auf den "kalten" Zustand abändern, hier liegt tatsächlich ein Modellfehler vor.

Gruss Paul

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Berechnung.zip

Hier ist die gewünschte Berechnung mit Mechanica und von Hand.

Gruß Tobias

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Hm, der Kontaktdruck liegt doch schon mal im Bereich der Handrechnung. Hier wäre es vielleicht besser, die Auswertung über einen Graph entlang einer Schnittebene zu machen....
Bei der Verschiebung darfst Du natürlich nur das Teil mit Originalmaß und ohne Wärmeübergangskoeffizient mit der Handrechnung vergleichen!
In meinen Vergleichen war die Genauigkeit des Kontaktdrucks immer im Bereich <1% gegenüber der Handrechnung.....

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Stimmt, die Verschiebung durch die Wärmeausdehnung hatte ich nicht beachtet.

0.03072mm-0.025mm (radiales Spaltmaß =0.00572mm

Berechnung=0.0088mm -->Abweichung von 35%

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fl_pr_nabe.jpg

Hallo Tobias,

ich weiss nicht, was Du da rechnest. Anbei mein Farbplot mit Ergebnissen. Bei der Verschiebung (Aufweitung/Schrumpfung) hatte ich nicht mal 1% Unterschied.
Wahrscheinlich sollte Deine Vorgehensweise etwas ingenieurmäßiger, penibler werden.

Gruss Paul

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schrumpfverband_2d.zip

Pro/E-Dateien anbei

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