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cerclagen_test_asm.stp Schlaufen.pdf

Liebe Creo-Simulate-Gemeinde,

Der Stammgast wieder einmal mit dem nächsten Problem..  

Ich hänge gerade an folgendem Aufbau:
Eine Drahtumwicklung (eine einzige Schlaufe ca in der Mitte der Teile) zweier Teile (Hälften, identische Geometrie, nur gespiegelt) möchte ich in Creo simulieren.
Zum Test der korrekten Verformung ist ein Teil fix eingespannt (angewendet auf die Fläche in der Schnittstelle zwischen den beiden Teilen) und das andere hat einen translatorischen Freiheitsgrad in der Richtung normal zur Fläche in der Schnittstelle. Um die Teile quasi auseinanderzuziehen habe ich auf die Schnittstellen-Fläche des zweiten Teils eine Kraft aufgebracht.

Die Drahtschlaufe ist momentan als Volumengeometrie mit kreisförmigen QS modelliert. Die Oberfläche der Schlaufe ist tangential zur Oberfläche der beiden Teile. Lt. Creo gibt es keine Durchdringungen. Zwischen den beiden Teilen und der Schlaufe habe ich Kontakte erstellt (an der Schlaufe über die Umfangsfläche und an den Teilen per Flächenbereich über 2 Schnittkurven mit Abstand der Stärke des Drahtes und Trimmung der kopierten Oberfläche)

Zwischen den beiden Teilen (Hälften) existiert ebenfalls ein Kontakt auf der gesamten Fläche der Schnittstelle

Randbedingungen sind also die fixe Einspannung der einen Hälfte in allen Richtungen (mittels der Schnittstellenfläche) und die Einspannung der zweiten Hälfte in 2 Richtungen (ebenfalls mittels Schnittstellenfläche)

Lastsätze:
- die Kraft auf die Schnittstellenfläche der zweiten Hälfte in Richtung des verbliebenen Freiheitsgrades (Verschiebung) (50N)
- Vorspannkraft der Cerclagen (100N)

Kontaktbedingungen gibt es übergeordnet 3:
- zwischen der Drahtschlaufe und der ersten Hälfte
- zwischen der Drahtschlaufe und der zweiten Hälfte
- zwischen den beiden Hälften in der Schnittstellenfläche

Um sich den Aufbau besser vorstellen zu können habe ich ein PDF angehängt

Die Vernetzung der beiden Hälften erzeugt aufgrund der komplexen Geometrie (Brustbein) viele kleine Elemente in den Rundungen. Creo murrt auch bei einigen Kanten und kleinen Flächen (aufgrund der von mir eingestellten Geometrie-Toleranzen), kann aber letztendlich alle Elemente erstellen (einige halt approximiert).
In Summe werden für alle drei Volumenelemente ca 5000 Elemente erstellt

Beim ersten Durchlauf des Quick-Checks brach Creo mit der mir bereits (aus einem anderen Thread) bekannten Fehlermeldung bezügl. E/A- oder Festplattenschreibfehler ab. Ich habe daraufhin den Kontakt zwischen den beiden Hälften durch eine freie Schnittstelle ersetzt.
Zur Beschreibung der Fehlermeldung siehe http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum67/HTML/001858.shtml?ptc

Beim zweiten Durchlauf mühte sich Creo ziemlich mit der "loosening gap stiffness to improve convergence" ab - ich glaube um die 150 Iterationsschritte - beendet den Rechenlauf aber.
Das Ergebnis sah dann so aus wie im PDF ersichtlich

Einiges daran ist mir plausibel bzw. hatte ich vermutet:
- durch die Entfernung des Kontaktes zwischen den beiden Hälften kommt es zur Durchdringung der beiden Hälften
- da die Freiheitsgrade der Drahtschlaufe nicht eingeschränkt sind (lediglich durch die Kontakte) rutscht diese ab
--> Fixierung per weicher Feder als Abhilfe?

Meine Fragen zu dem ganzen Aufbau:

- Ich hatte das ganze, bevor ich zu einer Volumendarstellung der Schlaufe gewechselt habe, per Balkenidealisierung versucht zu modellieren (wieder über eine Schneiden-Kurve beider Hälften und anschließend Versatz des kreisförmigen Balkenquerschnittes um dessen Radius nach außen). Allerdings wusste ich nicht, wie ich einen Kontakt zu den beiden Hälften herstellen sollte. Bei der Betrachtung der Verformung blieben die beiden Hälften unbeeinflusst von der Balkenidealisierung

- da das ganze glaube ich für meinen eher schwachbrüstigen Rechner ziemlich rechenintensiv ist wäre ich offen für Vorschläge zur vereinfachten Modellierung des ganzen Aufbaus, wo das Verhalten halbwegs realistisch bleibt

- die Fehlermeldung bezüglich E/A-Fehler beim Abbruch des Gleichungslösers macht mir langsam Sorgen, da ich noch immer nicht herausgefunden habe, wo der Ursprung des Übels liegt. Bisher ließ er sich damit umgehen gewisse AutoGEM-Steuerungen wegzulassen bzw. keine Lastinkremente zu definieren. Wahrscheinlich läuft der Gleichungslöser aber doch auf die eine oder andere Art in einen Speicherengpass, auch wenn es in den Log-Files nicht eindeutig ersichtlich ist

- wenn Creo Kanten/Flächen aufgrund der eingestellten Geometrie-Toleranzen löscht und die Netz-Elemente neu approximiert, führen dann diese approximierten Elemente zu irgendwelchen bekannten Problemen? Ich frage deshalb, weil ich die Geometrie nur ungern verändern würde, da dies einen Rattenschwanz an Änderungen nach sich zieht

EDIT:

1) Die E/A-Fehlermeldung scheint ziemlich willkürlich zu sein. Habe die Analyse nochmals durchlaufen lassen (quick-check) mit Kontaktschnittstelle zwischen den beiden Hälften und diesmal lief sie durch, das Ergebnis der Verformung ist im PDF enthalten
Zum Unterscheid zum Durchlauf ohne Kontakt zwischen den Hälften waren es jetzt nur knapp 70 Iterationen

2) Ich war bei der globalen Durchdringung wohl doch zu voreilig, es gibt minimale Durchdringung zwischen je einer Hälfte und der Drahtschlaufe, die Analyse läuft allerdings durch.

Ich danke wieder vorab vielmals für eure Unterstützung

Entschuldigt bitte, dass der Beitrag wieder ein Roman geworden ist, ich bin da glaube ich lernresistent 
LG David

[Diese Nachricht wurde von Spezi0815 am 03. Mrz. 2016 editiert.]

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fe_brustbein.zip

Hi,

anbei ein Testmodell, lässt sich gut vernetzen.
Auf Kontaktflächen dürfen keine Kräfte aufgebracht sein.

Gruß Paul

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analyse_brustbein.zip

-> hier ein Modell mit einer Analyse, läuft gut.

Gruß Paul

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RB.PNG FE_Brustbein.pdf

Hallo Paul,

Entschuldige bitte die späte Rückmeldung und danke für deine Modelle!

Ich hätte mich mit dem ersten ein wenig gespielt und die RB und Lasten hinzugefügt. Ich habe dabei im Gegensatz zu deiner letzten Studie die 2. Hälfte versucht freizulassen, um in einer Richtung daran anziehen zu können, so dass die Hälften auseinanderklaffen.
Allerdings habe ich immer mit dem Kontakt zwischen fix eingespannter Hälfte und der Drahtschlaufe Probleme, da die Drahtschlaufe immer durch das Volumen dieser Hälfte rauscht und nicht an der Oberfläche aufliegt, wie es eigentlich sein sollte

Woran könnte das liegen?

Wie ich die weiche Feder am besten platziere, um die zweite Hälfte am Davonfliegen zu hindern, habe ich leider auch noch nicht wirklich durchschaut, habs mal mit einem Geometriepunkt der zweiten Hälfte und einer Feder gegen Basis mit je translatorischer Achse 10N/mm Steifigkeit probiert. Die ganze Geometrie der Hälfte rotiert aber nun klarerweise um den Federpunkt

Anbei ein Ergebnis mit deinem 2. Modell, bei dem ich bei einer Hälfte die Translation in Z-Richtung (in Bezug auf lokales KOS CS0 oben) freigegeben habe und mit einer Kraft von 10N an der Hälfte anziehe um sie auseinanderzuziehen

Die Drahtschlaufe verhält sich ziemlich eigenartig

EDIT:
Stimmt doch nicht, Verformung passt jetzt plötzlich.. es kann doch nicht sein, dass sich jeder Rechenlauf unterschiedlich verhält..

Mir ist aufgefallen, dass mein Rechner öfter die Netzwerk-Lizenz verliert (Thema Standby-Zustand bzw. bei im Ruhemodus). Dann passieren teilweise ziemlich eigenartige Sachen.. aber dass die Verformung komplett anders berechnet wird bei gleichen Voraussetzungen im Modell?
Jetzt gibt es auch keine Durchdringung mehr durch die Drahtschlaufe

EDITEDIT:
OK, das oben erwähnte, was ich an deinem ersten Modell probiert hatte und schief gegangen ist (Durchrauschen der Schlaufe durch die Kontaktfläche der Hälfte) ist mir jetzt glaube ich auch klar, ich hatte wieder mal einen Teil der Kontaktfläche für eine Randbedingung verwendet, was vermutlich auch nicht klappt (so wie bei den Lasten) siehe Bild "RB"

LG
David

[Diese Nachricht wurde von Spezi0815 am 04. Mrz. 2016 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von Spezi0815 am 04. Mrz. 2016 editiert.]

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Hallo David,

bei dem 2. Modell habe ich den Draht neu modelliert, mit 0,01mm Versatz, keine Durchdringungen also.

Ergebnis ist plausibel, finde ich. Du solltest Dir einen neuen Rechner und evtl. Creo 3 zulegen, solange nicht zu spät.

Gruß Paul
PS: Das sind echt coole Modelle, finde ich

[Diese Nachricht wurde von ToTacheles am 04. Mrz. 2016 editiert.]

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Hallo Paul,

Zitat:

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Original erstellt von ToTacheles:
Hallo David,

bei dem 2. Modell habe ich den Draht neu modelliert, mit 0,01mm Versatz, keine Durchdringungen also.

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Ok, mach es eigentlich Probleme in der Simulation von Kontakten, wenn die Ausgangsgeometrie bereits Durchdringungen vorweist?
Das könnte dann das Eindringen der Schlaufe in den Volumenkörper der Brustbeinhälfte erklären

Zitat:

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Original erstellt von ToTacheles:
Ergebnis ist plausibel, finde ich.

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Finde ich auch, Verformungsverhalten gefällt mir sehr gut, auch die Stellen welche an der Drahtschlaufe stärker gezogen werden machen Sinn

Zitat:

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Original erstellt von ToTacheles:
Du solltest Dir einen neuen Rechner und evtl. Creo 3 zulegen, solange nicht zu spät.

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:D ein guter Rat, leider momentan weder finanziell noch zeitlich drin
Die Creo 2.0 Lizenz haben ich über unsere FH und das PTC Academic Programm, weiß gar nicht ob wir da schon auf 3.0 upgegraded haben

Zitat:

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Original erstellt von ToTacheles:
PS: Das sind echt coole Modelle, finde ich
[Diese Nachricht wurde von ToTacheles am 04. Mrz. 2016 editiert.]

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Danke, danke, sind aber leider erst die kleinen Teilmodelle, die nur zum Validieren von den Komponenten des eigentlichen Modells (ganzer Brustkorb) dienen sollen
Drum habe ich auch schwerste Bedenken bezüglich Rechenbarkeit des Gesamtmodells (mit meinem Gerät). Eventuell muss ich dann ohnehin auf unsere FH-Rechner ausweichen
Das will ich aber so lange als möglich vermeiden, daher versuche ich zu vereinfachen was irgendwie geht - also möglichst Kontakte vermeiden
Habe mich deswegen auch heute mit einer Modellierung dieses Aufbaus ohne Kontakte über gewichtete Verbindungen auf die Flächenbereiche, welche eigentlich als Kontaktbereich für die Schlaufe gedacht waren und Federn zwischen den beiden Hälften auseinandergesetzt. Aber es ist gut, wenn ich ein Ergebnis mit echten Kontakten habe, dann kann ich das Verhalten der Vereinfachung damit vergleichen. Sobald ich was brauchbares beisammen hab werde ich es wieder reinstellen

Übrigens finde ich deinen Einsatz hier im Simulate-Forum echt bemerkenswert - großes Lob *daumen*

LG und schönen Abend
David

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Hallo David,

zu den gewollten oder auch ungewollten Durchdringungen in MECHANICA (Creo Simulate) könnte man ein Buch verfassen.

In den letzten 16 Jahren habe ich öfters versucht, einen gleichwertigen Ersatz für Kontakte zu finden, bisher erfolglos.

FH-Rechner werden für Deine Aufgabe sicherlich ausreichend Leistung haben.

Gruß Paul
PS: Verbindungselemente als Kontaktersatz sind natürlich möglich

[Diese Nachricht wurde von ToTacheles am 06. Mrz. 2016 editiert.]

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Modell_gewichtete_Verb.pdf

Hallo,

Entschuldigt bitte, dass ich mich erst jetzt wieder einbringe, ich hatte die letzten Tage wieder mit dem alten E/A-Problem und Organisatorischem für die Masterarbeit zu kämpfen..

Ich hätte jetzt mal ein vereinfachtes Brustbein-Modell mit gewichteten Verbindungen und Federn erstellt.

Das Ergebnis sieht eigentlich recht vielversprechend aus. Ich wollte dann zu Vergleichszwecken das Kontakt-Modell von Paul mal mit den selben Materialeigenschaften (Knochen) durchlaufen lassen, aber die Studie läuft leider wieder mal nicht durch

Anscheinend bereiten ihm die auftretenden Verformungen große Schwierigkeiten, da er ständig mit der Meldung "Excessive motion detected at contact regions. Cutting load step size.." die Berechnung wieder von vorne beginnt und irgendwann wieder mit dem altbekannten E/A-Fehler abbricht.

Ich habe jetzt diesbezüglich Kontakt mit einem Techniker von TechSoft in Linz, die den PTC-Vertrieb machen, mal schauen..
Eine Vermutung, die ich hätte ist der virtuelle Arbeitsspeicher - war bei mir im System mit 200MB angegeben und meiner Meinung nach zu wenig, wenn es stimmt, dass Creo in jedem Fall davon Gebrauch macht, egal ob noch RAM-Speicher verfügbar wäre

Hab den Wert jetzt auf die (eigentlich) Standardeinstellung "von System verwalten" gesetzt - vlt. bringts was --> EDIT: brachte nichts, Analyse wurde trotzdem abgebrochen

Die Vorgehensweise für das vereinfachte Modell kann man hoffentlich anhand des PDFs erkennen
Die Spannungsverläufe und Verformungen zufolge der lateralen Zugkraft (Auseinanderziehen der beiden Hälften) sehen, wenn man jetzt den Unterschied in den verwendeten Materialen (S235 gegenüber Knochen) berücksichtigt sehr ähnlich aus (Zugkraft wirkte übrigens bei einem Modell von rechts, beim anderen von links, daher die gespiegelte Verformung quer zur Zugrichtung)

Meine Überlegungen für das Modell zum Nachvollziehen:

Wenn die beiden Hälften (in x-Richtung) auseinandergezogen werden, sind die tragenden Flächen der Brustbeinhälften die beiden äußeren (mit 1 markiert), die (zur x-Achse) tangentialen Flächen (3-6) dürften in dieser Richtung, bis auf Reibungsanteile, keine Lasten übertragen können

Werden die Hälften in z-Richtung gegeneinander verschoben, kommen die jeweils diagonalen (Front- und Rück-)Fläche der beiden Hälften ins Spiel. Wieso diagonal, kann man glaub ich erkennen, wenn man sich das ganze in real vorstellt. Also je nach positiver oder negativer Zugrichtung der beiden Hälften sind die Flächen 3 und 5 bzw. 4 und 6 tragend.
Wie schon in der 1. Überlegung übernehmen dabei die seitlichen Flächen nur einen Reibungsanteil der Last (den ich allerdings vernachlässigen werde)

Laut meinen Überlegungen folgt damit, dass ich die beiden Lastfälle entkoppeln muss, also unabhängige Punktpaare für die gewichteten Verbindungen für Lastfall 1 und 2 brauche

Falls ich bis hierhin irgendeinen Blödsinn verzapft habe, bite um Korrektur   

Modelliert hätte ich das ganze über 3 Punktpaare (3 Punkte pro Hälfte - jeweils 1 vorne/ 1 hinten / 1 seitlich), die über Verbindungen (hier bin ich mir noch nicht sicher ob starr oder gewichtet besser ist) an die jeweiligen Flächen einer Hälfte angebunden sind. Die Punkt-Paare (also linke/rechte Hälfte und jeweils diagonal) sind miteinander über Federn gekoppelt

PS: Ich habe noch ein Problem mit den Punktabstützungen der Modelle. Mir ist klar, dass durch Punkt-RBs immer die Gefahr besteht Singularitäten durch Spannungsspitzen zu erzeugen, aber ich dachte mich erinnern zu können, dass ein gewisser Herr Urs Simmler diese Methode der Einspannung als die zu bevorzugende bezeichnet hat, da keine zusätzliche Versteifung des Modells entsteht.
Wie handhabe ich aber diese (in den Ergebnissen der Modelle deutlich ersichtlichen) Spannungsspitzen an den RB-Stellen?

LG David

[Diese Nachricht wurde von Spezi0815 am 07. Mrz. 2016 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von Spezi0815 am 07. Mrz. 2016 editiert.]

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fem_brustbein_federn.zip

Hi,

anbei ein Modell zum "Auseinanderschieben", gelagert auf Federn zu Basis.

Gruß Paul

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Ergebnis_m_Federeinspg.PNG

Hallo Paul,

danke für das Modell und den Federansatz, ich glaub jetzt hab ich`s geschnallt, wie mit der Feder zu Basis umzugehen ist  

Die Art der "Einspannung" sieht sehr vielversprechend aus, zumindest, wenn man Singularitäten durch RB vermeiden will

Die E/A-Fehlermeldung ist leider noch immer omnipräsent, daher geht alles ein wenig schleppend - musste die Studie wieder zweimal starten, bis sie durchlief. Ich sollte allerdings hoffentlich heute noch Rückmeldung über die Ursache bekommen

Lg David

[Diese Nachricht wurde von Spezi0815 am 08. Mrz. 2016 editiert.]

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