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Hallo alle miteinander,
ich stehe vor dem Problem und möchte Temperaturfelder berechnen die aufgrund von Ultraschall angeregten Schwinungen an Kontaktflächen, durch Reibung entstehen. Hat jemand schon einmal derartiges gemacht und kann mir einen kurzen tip zur groben Vorgehensweise geben? Ich bekomme bei Ultraschallanregung (erst einmal mit nur einer konstanten Amplitude und Freuquenz) eines Bauteiles extra noch stehende Wellen aufgrund diverser Reflektionen etc. kann man so etwas berücksichtigen?

Transiente Temperaturfelder sind kein Problem, allerdings steht für mich die Frage ob es grundsätzlich möglich ist derartiges zu machen.
Wie bekomme ich an einem Kontaktelement die Reibungsbegründeten Wärmequellen mit ins Spiel?

vielen Dank für eure Hilfe

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Wenn akustisch gerechnet gibt es erst einmal kein Kontaktfeature.

Wenn mechanisch gerechnet erscheint der Aufwand einer (full) transienten Analyse inkl. Kontakt eher unrealistisch, selbst fuer 2D. Mode-superposition oder reduced transient bieten kein bzw kein geeignetes  Kontaktfeature, harmonische oder spectrale Rechnung kein Kontakt.

Sieht eher nach experimentaltechn. Aufgabe aus.

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Gruss,
Frank Exius
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ich sehe es scheint doch ein groesseres problem zu werden, da muss ich mich wohl doch erst einmal noch ein wenig schlauer machen.
experimentell kann ich die reaktionen ja eben ermitteln. (US LockinThermografie) nur mit der simulation haperts. bis auf transiente themperaturgeschichten habe ich noch nix weiter gemacht in der richtung.
wie sieht es mit der dynamik aus, ich kenne meine amplituden, frequenzen  und einwirkdauer, material ist beispielsweise irgendein metall. eigentlich muesste ja doch eine periode des ganzen reichen, mechanisch einfach eine sinusförmige last am bauteil einbringen, ich bekomme irgendwie meine lokale energieerhöhung und koennte das ganze in einer anschliessenden rechnung als transientes temperaturfeld behandeln.

funktioniert dass überhaupt mechanisch eine "welle" durch einen lokalen verdichtungsimpuls (kraftimpuls) zu erzeugen und die ausbreitung im bauteil zu beobachten? schon dass allein waere sicherlich eine herausforderung... reflektion am bauteilrand, daempfung, ausbreitungsgeschwindigkeit etc.

also, falls noch jemand eine gute idee hat, wuerde ich mich freuen

tino

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Nur 1x Sinusschwingung transient durchzurechnen reicht nicht um einen stationaeren Schwingzustand (entsprechend harmonischer Analyse) zu erreichen, der Zustand muss sich einschwingen um dort hinzugelangen, dazu braucht man dann aber doch einige 'Sinusse'.

Propagation einer elastischen Welle kann an mech. Model gerechnet werden, empfohlene Aufloesung bspw 20 Elemente / Wellenlaenge und entsprechende Zeitschrittaufloesung. Die bspw als Impuls in mech. Rechenmodel an einem Ende erzeugte und eingeleitete Welle wird durch das mechanische Bauteil laufen, bspw an freiem Ende voll reflektiert.

Bei akustischem Rechenmodel gibt's Absorbtionskoeffizient, welcher bestimmt wieviel auftreffende Energie in die Wand geht, wieviel in Reflektion. Mittlerer Druck=f(Position) ist dabei eine der Groessen der Akustikberechnung.

Kann man mal eine Skizze der Geometrie Kontaktflaeche/bauteile mit Erregung sehen?

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Gruss,
Frank Exius
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Danke die ersteinmal Frank, ich muss erst einmal ein wenig tüfteln bevor es weitergeht.
wie die kontaktflaechen durch die wellen belastet werden weis ich eben nicht, es soll generell beliebige lage und angriffswinkel moeglich sein. deswegen habe ich auch noch keine skizze angehangen.

generell die frage vielleicht noch zu reibwaerme weil ich bisher noch nix dazu gefunden habe. berücksichtigen die kontaktelemente (flaeche/flaeche) generell eine interne waermeerzeugung? ist das ganze nur ueber einen reibkoeffizienten abbildbar?

   

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die mechanische (Coulomb) Reibung erzeugt falls Relativbewegung ggb an der Kontaktflaeche Hitze, falls Reibwert vorliegt, siehe Structural Analysis Guide:  11.4.10.7. Modeling Heat Generation Due to Friction

Wie schon angesprochen - sieht nach einer eher experimentell
zu beantwortenden Fragestellung aus.

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Frank Exius
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zu bemerken waere noch folgendes:

der im angegebenen Kapitel der ANSYS Dokumentation beschriebene Ablauf, namentlich der dort angefuehrte Koeffizient* FHTG kann eben wieder nur aus Versuch, in Abgleich mit diesem, ermittelt werden - ahnliches gilt wenn konduktiv, konvektiv, radiationsbezogener thermischer Kontakt fuer Waermeuebergang benutzt werden soll.

Es sei den es seien zur gegebenen Konfiguration Material, Frequenz, Intensitaet der Beschallung, 'tribologisches Setting' wie Oberflaechenbeschaffenheit, Literaturwerte verfuegbar was aber fraglich ist.

*FHTG is the frictional dissipated energy converted into heat

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Frank Exius
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