Hallo,
bitte Eigenschaften der Kontakte beachten:
Wenn Verbund definiert wird, werden die beiden Rohre als fest miteinander verbunden betrachtet, d. h. eine Lücke gibt es dabei praktisch nicht mehr. Es werden Kräfte übertragen auch über den Spalt hinweg, der Spalt wird nicht geschlossen (gerade bei Schweißbaugruppen, die meist Spalte zwischen Bauteilen aufweisen eine hilfreiche Sache). Es werden Zug- und Druckkräfte übertragen.
Ich vermute, dass deshalb relativ geringe Spannungen auftreten, da sich die Kraftübertragung auf die gesamte (!!!) gemeinsame Schnittmenge der beiden Kontaktpartner (hier Innen- u. Aussenrohr) verteilt.
Der Aussage, dass die Spannungen viel zu niedrig seien, entnehme ich, das erwartet wird, das innere Rohr soll sich lokal an das Aussenrohr anschmiegen. Dazu braucht man aber Kontakteigenschaften. Jeder der Spalte berücksichtigen will sollte sich vergegenwärtigen: Sobald erst AB einer bestimmten Deformation eine Kraftübertragung stattfindet / unterbleibt (z. B. wg. der Berücksichtigung eines Spaltes), erfordert das eine nichtlineare Analyse (ein lineares System kann nicht AB einem bestimmten Wert ein anderes Verhalten aufweisen, weil genau das eine Nichtlinearität darstellt). Damit iterative Analyse. Die braucht nicht nur mehr Zeit sondern auch mehr Erfahrung, weil unsaubere Modelldefinitionen nur Rechenzeiten produzieren.
Wenn Spalte irgendwo auftreten und berücksichtigt werden sollten, bitte an die Grundgleichung der FEM denken:
F=K*u
Wenn ein Bauteil nur von Kontakten mit Spalten "gehalten" wird, welche Steifigkeit hat es dann im Ausgangszustand? Richtig, Null (weil es sich ja erst mal bewegen muss, bis es irgendwo anliegt, solange also frei beweglich, also K=0).
Wie gross ist die Verformung u, wenn wir u= F/K ausrechnen, wenn K gegen Null geht? Richtig, unendlich. Wenn man Glück hat, sieht man dem Berechnungsergebnis diese freie Bewegung an, weil die Verformung durch Hilfskonstrukte (weiche Federn) auf einen endlichen Wert (z. B. 1000000 mm) begrenzt wird. In der ANimation macht das Bauteil dann einen Satz nach unten/oben/rechts/links. Wenn man Pech hat, probiert das Programm den Gleichgewichts-Zustand über viele Iterationen noch herzustellen; scheitert aber letztlich oft an den unsauberen Randbedingungen.
Es gibt für diesen Fall verschiedene Ansätze:
- statt kraftgesteuerte eine verschiebungsgesteuerte Last
- Spalte vermeiden: kleine Durchdringung oder Kontakte "auf Berührung anpassen"
- langsame Laststeigertung
....
Was heisst das für dieses Rohr?
1. Rohr schon schräg positionieren, damit es an den Anlagepunkten im CAD-Modell schon berührung (oder leichte Durchdringung von 0.0x) hat. Kraft definieren. Probieren. Wenn der Kontaktstatus gleich erkannt wird und beibehalten wird, könnte das klappen.
wenn nicht:
2. Statt Kraft eine Angegebene Verschiebung aufgeben (am besten auf die untere Kante (NICHT AUF DIE FLÄCHE!!) oder per externer Verschiebung. Wert sinnvoll schätzen. Nach der Berechnung Reaktionskraft anschauen und Verschiebung anpassen.
Variante 2 konvergiert stabil, erfordert aber mehrere Berechnungen.
Variante 1 konvergiert nicht unbedingt, wenns klappt ist der Arbeitsaufwand geringer (Berechnungsaufwand i. d. R. höher).
Das Modell ist nur so gut wie die Vorgaben. Nicht entmutigen lassen. Verformungen auf Plausibilität prüfen (gerade mit Spalten den Skalierungsfaktor auf 1.0 stellen!) und ggf. Randbedingungen und Kontakte überarbeiten.
Gruss
C. Gebhardt
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Christof Gebhardt
CAD-FEM GmbH
Marktplatz 2
85567 Grafing
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cgebhardt@cadfem.de
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