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Drehfeder_spezial.pdf constraint.PNG

Hallo liebe Creo-Simulanten,

neue Woche, neues Problem und wieder einmal bin ich am Ende meiner Weisheit..  

Was ich diesmal nachzubauen versuche ist ein Kugelgelenk mit vorgegebenen nichtlinearen Torsionskennlinien bezogen auf ein kartesisches Koordinatensystem
Mit einem Ende an das Kugelgelenk angebunden ist die Rippe aus dem Beitrag http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum67/HTML/001858.shtml?ptc

Die Angaben, die ich für die Kennlinie habe sind in der Art: z.b. für Rotation um x --> MX = 0.0005*thetaX^3 − 0.0038*thetaX^2 + 0.0205*thetaX
also ein Polynom 3.Grades, wobei thetaX der vorliegende Verdrehwinkel um die x-Achse und Mx das notwendige Verdrehmoment sind

ich habe ein wenig in den Beiträgen rund um Drehfedern und Nichtlinearität bei Federkennlinien gestöbert aber leider nicht sehr viel für mich verwendbares gefunden
http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum67/HTML/000702.shtml#000001
oder
http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum67/HTML/000099.shtml#000001

Ist es grundsätzlich möglich, die Torsionssteifigkeit einer Spezialfeder in Form eines Polynoms über Umwege mit Beziehungen einzugeben, oder kann Creo sowas nicht verwalten? Wenn es möglich wäre, müsste in die Beziehung ja irgendwie die Verdrehwinkel um die Achsen der Spezialfeder einfließen, gibt es da bereits vordefinierte Parameter in der Feder spezial?

Die Modellierung bereitet mir auch noch ein wenig Kopfzerbrechen. Was mir momentan vorschwebt, aber vlt. ist das eine komplett falsche/umständliche Vorgehensweise, wäre (siehe PDF)
1) Definition des benötigten kartesischen KOS um das gedreht wird
2) Anschlussflächenbereich für die Feder am Ende der Rippe erstellen (z.B. Stirnfläche + daran anschließenden kurzen Abschnitt der Umfangsfläche)
3) gewichtete oder starre Verbindung dieser Fläche auf einen Punkt, der auf der Haupt-Achse liegt
4) Erstellung eines weiteren leicht dazu entlang der Achse versetzten Punktes, welcher fix eingespannt wird
5) Feder spezial zwischen diesen Punkten mit Bezug auf das Dreh-KOS und Definition der Torsionssteifigkeiten (translatorische vermutlich 0 oder im Bereich 10^-6) um die entsprechenden Achsen

Falls der Weg über die Feder nicht machbar ist, wäre mir auch noch in den Sinn gekommen, die Rippe an einen elastischen Würfel anzubinden, für den ich ein ortotrophes Material definiere - das wäre aber vermutlich ziemlich aufwändig, bis ich das von mir benötigte Verhalten bei Torsion erreiche - also eine Spielerei. Hat jemand so etwas in der Art schon mal in Creo ausprobiert?

Abschließend müsste ich auch noch den zugelassenen Drehwinkel um jede Achse mit jeweils einem Fixwert begrenzen, also alles was darüber hinausgeht, soll sich in Materialverformung (der Rippe) äußern.

Ich hoffe ich habe das Problem soweit verständlich beschreiben können  

Ich danke wieder vielmals vorab für eure Unterstützung

LG David

EDIT: Das mit den Federsteifigkeiten in translatorischer Richtung war natürlich kompletter Schwachsinn, diese müssen klarerweise äußerst steif sein, da ich ja nicht will, dass das System zu schwingen anfängt bzw. sonst ja keine steife Verbindung zwischen den 2 Punkten herrscht

Randbedingung des 2. Punktes hat im PDF noch gefehlt

[Diese Nachricht wurde von Spezi0815 am 14. Mrz. 2016 editiert.]

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Hi,

nichtlineare Federn sind unter dem Typ "einfach" hinterlegt,
aber eine solche Simulation wird so nicht funktionieren.

Nichtlineare Federn verlangen starke Verformungen, diese würden mit den Verbindungen nicht laufen, glaube ich.

Gruß Paul

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feder_nl_manuell.pdf

-> evtl. die Federn manuell bauen?
Schalen würden bei starken Verformungen ohnehin nicht funktionieren.

Gruß Paul

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Duprey_et_al.PNG Duprey_et_al_1.PNG

Hallo Paul,

danke für die Rückmeldung und entschuldige bitte meine verspätete Antwort

Zitat:

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Original erstellt von ToTacheles:

nichtlineare Federn sind unter dem Typ "einfach" hinterlegt,

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Den Typ einfach hatte ich aus dem Grund vermeiden wollen, da ich ja hier nur eine Steifigkeit in der Verbindungslinie der beiden Punkte definieren kann und nicht in Bezug auf ein gewähltes Koordinatensystem mit Zuordnung zu räumlichen Richtungen

Zitat:

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Original erstellt von ToTacheles:

Nichtlineare Federn verlangen starke Verformungen, diese würden mit den Verbindungen nicht laufen, glaube ich.

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Das kann ich leider jetzt nicht so ganz nachvollziehen :)
Die Verformung der Feder ist ja abhängig von der vorgegebenen Kennlinie und der aufgebrachten Kraft. Nichtlinear ist die Kennlinie doch sobald kein linearer Zusammenhang mehr zwischen der Kraft und der Verformung besteht. Die Nichtlinearität des Polynomverhalten 3. Grades ist in meinem Fall extrem schwach ausgeprägt und könnte vermutlich auch linearisiert werden (siehe Bild).

Mit den Verbindungen sprichst du die steifen Verbindungen zwischen Schalen-Fläche und Ankerpunkt der Feder an oder ist hier die translatorische Steifigkeit der Feder gemeint?

Zitat:

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Original erstellt von ToTacheles:
-> evtl. die Federn manuell bauen?

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Ja, das hätte ich auch überlegt, habs dann aber aufgrund des enormen Aufwandes für alle 3 rotatorischen Freiheitsgrade je Rippe verworfen, noch dazu ändern sich durch die geometrischen Unterschiede für jede der 10 Rippen die Voraussetzungen, somit müsste jede Federmodellierung auf die jeweilige Rippe angepasst werden (von der Validierung des Verhaltens abgesehen) --> 3x10 Federn pro Hälfte, wären dann für den gesamten Brustkorb 60 Federn
Danke trotzdem für den Hebel-Ansatz, habe in der Literatur gesehen, dass es einige Brustkorb-Modelle gibt, die diesen Ansatz verwenden

Zitat:

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Original erstellt von ToTacheles:

Schalen würden bei starken Verformungen ohnehin nicht funktionieren.

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Könntest du das näher erläutern? die Schale an sich würde sich (bzw. sollte sich) dabei ja eigentlich nicht verformen, sondern sollte eigentlich über die starre Verbindung mit dem Punkt, welcher an die Feder gekoppelt ist, mitgenommen werden. Verformung würde sich doch erst ergeben, wenn die Grenzwerte für den (jeweiligen) Freiheitsgrad überschritten werden. Die Einstellung von Grenzwerten für z.B. Rotationen ist aber so einfach, wie z.B. im Mechanismus-Modul,  anscheinend in Simulate ohnehin nicht möglich (außer vermutlich im nichtlinearen Federverhalten mit entsprechend steiler Endprogression)? Oder war mit Verformung der Schale von dir eher die durch die Rotation um einen Punkt hervorgerufene Verschiebung von Knoten gemeint?

LG David

[Diese Nachricht wurde von Spezi0815 am 16. Mrz. 2016 editiert.]

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Du solltest im ersten Schritt die linearen Spezial-Federn einsetzen, denn die Schalenelemente ünterstützen (in dieser Software) keine starken Verfomungen, die bei nichtlinearen Federn zwangsläufig notwendig sind.

Gruß Paul

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Moment_1.PNG Moment_2.PNG

Hallo Paul,

Ok, ich hab jetzt eine alternative linearisierte Angabe für die Rotationssteifigkeiten gefunden. Ich hätte jetzt wie von dir vorgeschlagen die Spezialfedern mit linearem Verlauf eingesetzt und die Werte aus der Literatur hinterlegt, wobei ich die translatorischen Steifigkeiten auf entsprechend hohe Werte gesetzt habe --> Größenordnung 10^6N/mm

Wenn ich das ganze nun testen will, jeweils über aufgebrachte Momente um die Achsen, wähle ich die TLAP-Variante um den Punkt um den gedreht wird nehme ich an, also in meinem Fall z.B. den Mittelpunkt des Rippenquerschnittes am Ende? Als belastete Flächen hätte ich den von mir erstellten Anschlussflächenbereich ausgewählt.

Was mir jetzt noch Kopfzerbrechen bereitet ist die starre Verbindung zwischen dem Flächenbereich und dem Punkt der dann über die Spezialfeder gekoppelt ist. Die Angabe im RigidLink ist "abhängig" für die Fläche und "unabhängig" für den Punkt.
Wenn ich aber jetzt quasi das Moment auf den Flächenbereich aufbringe (den ich im Last-Dialog definiert habe), dann wäre ja die "unabhängige Seite" die Fläche und der Punkt die abhängige, oder habe ich hier was falsch verstanden?

Entschuldige bitte, wenn das OT und vlt. eine Anfängerfrage ist, die so schon 100mal diskutiert wurde

Würde die Modellierung überhaupt auf die Art funktionieren?

LG David

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rippe_lagern.zip

Hallo David,

anbei eine gelagerte Rippe als Beispiel.

Bei dem Moment (Gesamtlast auf Punkt) bestimmen die angeklickten Flächen, wie sich das Moment verteilt (mittels Vorschau kontrollieren).

Die Lage des Punktes ist bei einem reinen Moment irrelevant.

Gruß Paul

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Hallo Paul,

herzlichen Dank!
Jetzt habe ich auch gleich noch etwas bemerkt, was mir in meiner Modellierung bestimmt nie aufgefallen wäre, der erste Fixpunkt der Feder gehört natürlich wie in deinem Modell in allen 6DOFs fixiert, ich hatte irrtümlicherweise die 3 rotatorischen zugelassen

Wenn man ein Federkoordinatensystem so festlegt wie in deinem Fall, wird dann nur die y-Koordinatenrichtung vom GKS übernommen und der Rest daraus bestimmt wie die Feder gezeichnet ist (also direkte Verbindungslinie der Punkte und normal dazu)?

Weil es mir in deinen Modellen öfters aufgefallen ist:
Sollten wichtige Punkte im Modell, wie Lasteinleitpunkte, die Punkte der gewichteten Verbindungen, Abstützungspunkte, etc. immer in der AutoGEM-Steuerung per Fixpunkt gesteuert werden?

Ist es nachteilig, wenn der Punkt für die starre oder gewichtete Verbindung auf einer Fläche liegt, die damit verbunden wird? Ich frage deshalb, weil mir die Creo-Meldung schon öfters aufgefallen ist, ich aber noch keine direkten Auswirkungen bemerkt hätte.

Ansonsten ist mir das ganze eigentlich soweit klar  

Das mit der Vorschau war ein guter Tipp, danke. Diese Möglichkeit der Kontrolle war mir zwar bekannt, ich hab aber total darauf vergessen

Jetzt werde ich noch versuchen, das mit der Messgröße zur Ermittlung der Verdrehung hinzubekommen.

Lg David

PS: was ich noch vergaß - macht es Sinn die Steifigkeiten über eine Messgröße (den Verdrehwinkel) so zu steuern, dass im Fall eines Überschreitens eines Winkelwertes die Steifigkeit auf extrem hoch gesetzt wird - also eine Begrenzung zu simulieren? Oder bekommt Creo das während des Rechenlaufs ohnehin nicht mit?

[Diese Nachricht wurde von Spezi0815 am 16. Mrz. 2016 editiert.]

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y-feder.jpg

Die Fixpunkte definiere ich nicht absichtlich, das macht automatisch Dein Creo, wenn er meine Wildfire 4 Modelle einliest.

Der Punkt der gewichteten Verbindung sollte besser nicht auf der Fläche liegen, in diesem Fall ist es aber egal.

Eine Begrenzung könnte man durch Kontaktflächen (Endanschlag) einbauen, aber Du hast gar keine Kontakte im Modell, oder?

Gruß Paul

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Hallo Paul,

Zitat:

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Original erstellt von ToTacheles:
Die Fixpunkte definiere ich nicht absichtlich, das macht automatisch Dein Creo, wenn er meine Wildfire 4 Modelle einliest.

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Ok, gut zu wissen

Zitat:

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Original erstellt von ToTacheles:

Der Punkt der gewichteten Verbindung sollte besser nicht auf der Fläche liegen, in diesem Fall ist es aber egal.

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bei der gewichteten Verbindung und Veformungen der Fläche gegenüber dem Punkt macht das Sinn

Zitat:

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Original erstellt von ToTacheles:

Eine Begrenzung könnte man durch Kontaktflächen (Endanschlag) einbauen, aber Du hast gar keine Kontakte im Modell, oder?

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Nein, in dem Modell nicht, ich möchte die Kontakte im Gesamtmodell auch möglichst gering halten, außer dort wo es sich gar nicht vermeiden lässt
Ja, physische Anschläge wären eine Möglichkeit, muss mir das noch durch den Kopf gehen lassen, obs in meinem Fall Sinn macht.
Im finalen Modell (ganzer Brustkorb) werden die Verformungen nicht wirklich groß sein und, so nehme ich an, damit auch die Auflagerverdrehungen der Rippen eher gering ausfallen

LG David

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