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Hysterese.jpg

Hallo zusammen,

ich bin auf der Suche nach einem Element mit dem ich vernünftig eine Tellerfedersäule in einem 2D-achsensymmetrischen Modell abbilden kann. Ich hoffe es gibt da ein Link- oder Combinelement? Wichtig ist mir dabei:
- Rotationssymmetrie
- die Möglichkeit das Element vorzuspannen (Temperatur, ic)
- multilineares Materialverhalten (hatte bis jetzt PLANE42-Elemente mit MELAS)
und zu guter letzt und ganz wichtg:
- um den Reibungseinfluss bei Tellerfedern abbilden zu können, brauche ich ein anderes Ausfederungsverhalten (Hysterese), vielleicht durch ein Reibungselement das nur bei der Ausfederung wirkt.

Anbei eine Skizze der Federkennlinie bei Ein- und Ausfederung.

Hoffe Ihr könnt mir helfen.
Gruss, Schultzing

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tendenziell wuerde ich bei PLANExx bleiben und 2D Kontakt zwischen den  Tellern definieren. Um unterschiedliches Reibverhalten Hin/Rueck zu modelieren evtl Reibwert Kontaktpaare fuer Rueckweg geringer definieren.

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Gruss,
Frank Exius
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Hallo Schultzing,

habe es zwar jetzt nicht auf Deine Bedingungen untersucht, aber vielleicht hilft es als Anregung weiter: in "FEM für Praktiker", Bd. 1 (S. 678 in 5. Aufl., expert Verlag, wird aber von CADFEM vertrieben) ist die Tellerfeder als Beispiel.

Gruß, Helmut

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Hallo zusammen

Ich muss dran denken mir die Beiträge vor dem Abschicken noch mal gründlich durchzulesen.
Danke Euch Beiden. Das sind beides gute Hinweise.
Nur habe ich leider mein Ziel nicht gut genug erklärt. Ich glaube das kommt vor wenn man Tage, Wochen und Monate mit dem Thema beschäftigt ist. ŽTschuldigung dafür. Mit dem Buchbeispiel hab ich damals die Federkennlinie nachgerechnet.

Ich such ein Ersatzmodell für eine Tellerfedersäule um in einer transienten, dynamischen Berechnung Elemente und Zeit zu sparen. Und natürlich um Fehlerquellen zu vermeiden. Die bis jetzt verwendeten PLANE42-Elemente beschrieben bereits einen dünnwandigen Hohlzylinder, der quasi nur die Federkennlinie im Bereich der Krafteinleitungspunkte simuliert (es ist eine 4x3er Säule).
Man kann dieser Variante zwar eine multilineare Spannungs-Dehnungskurve auferlegen (MELAS,TB), diese Kurve wird jedoch bei Ein- und Ausfederung abgefahren.
Ich hoffte es wäre möglich ein Element zu finden, dem man eine Hysterese aufprägen könnte.

Mittlerweile versuche ich das mit einem COMBIN39-Element,welches optional bei Ausfederung die Steigung des ersten Kennlinienabschnittes nutzt (siehe ANSYS-Hilfe). Die Vorspannung versuche ich mit CE zu realisieren. Leider habe ich noch nicht mit CE gearbeitet und so gestaltet sich das verstehende Arbeiten noch etwas schwierig.

Ich hoffe ich habe mein Problem jetzt besser erläutert und Ihr habt vielleicht die eine oder andere Idee zu meinem Problem.

MfG
Schultzing

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COMBIN ist sicher effizient wenn man eine Vielzahl an Varianten beleuchten will (und einen lokale Spannungen/Dehnungen erst einmal nicht interessieren) -
Abgesehen davon, das aktuelle reibungsbehaftete/nichtlineare Steifigkeit Kraft=f(Weg) Kurve vorliegen muss  -
Wenn man bspw eine nichtgenormte Tellergeometrie erkunden wollte, eine Feder fuer die keine Kurve(n) verfuegbar ist.
Da steht man im Freien (siehe hier vorherige Hinweise Kontakt/Reibung).

MELAS fuer nichtlinear-elastische kleinere Dehnungen Material. Federstahl sollte sich eher linear-elastisch verhalten.

Vorgehensweise Vorschlag bspw:

- mit Vorlast transient(full) rechnen -
  harmonisch hier erst einmal ungeeignet: erfordert linear-elastische Struktursteifigkeit
  F=Fo+F*sin(omega*t) mit Function Editor

dies je Frequenz wiederholen.

- Wenn's ueber ein ganzes Frequenzspektrum gehen soll -
  evtl geeigneten LastArray anlegen in dem Last ueber der Zeit fuer einige Frequenzen abgelegt ist - 
  F(t)=Fo+F*sin(2*pi*Frequenz*t) damit in APDL Schleife:

*DO
..aufbringen Last(freq)
..solve
..post
*ENDDO

ueber Frequenzband exekutieren um gewuenschte Ergebnisse zu extrahieren.

Einsatz CE sagt mir im Kontext nichts, bitte Grundgedanken dabei erlaeutern..

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Gruss,
Frank Exius
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Hallo ife,

hab ich mich schon wieder unklar ausgedrückt?
Ich möchte keine Eigenfrequenzen berechnen.
Es handelt sich um eine Aufschlagssimulation, bei dem die Federn doppelseitig ein Bauteil lagern.
Mir ist die Federkennlinie bekannt und ich suche die Möglichkeit diese mit Ein- und Ausfederung (Hysterese) in meinem Modell abzubilden.

Gruss, Daniel

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Aha jetzt weiss man worum's geht (besser gleich am Anfang).

Eigenfrequenzen sind zwar immer informativ, waren aber nicht angesprochen (transiente/harm.Rechnung). Es bestand die Moeglichkeit, denkbare Situation, das Federn durch zyklische Last angeregt werden und resultierendes Antwortverhalten fuer mehrere Anregungsfrequenzen betrachtet werden soll, daher der Vorschlag (transiente) Rechnung
in eine *DO *ENDDO Schleife einzupacken welche das Frequenzband abdeckt.

COMBIN39 KEYOPT(1)=1 scheint auf den ersten Blick die Option das gewuenschte Verhalten zumindest anzunaehern.

Alternativ (eventuell falls das nicht zu trickreich wird) je eine der Hin/Rueckkurve entsprechende Feder mit KEYOPT(1)=0 definieren und geeignete Feder/Kennlinie mit EKILL EALIVE je nach aktueller Verschiebung(t) weg_von/hin_zur Ruhelage de/aktiv schalten.

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Gruss,
Frank Exius
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Hallo ife

EKILL, EALIVE hört sich gut an, wenn diese Steuerung vom Programm übernommen würde. Da die Auslenkung des gefederten Bauteils für mich nicht vorhersehbar ist. IF, THEN, ELSE-Befehle gibt es bei ANSYS doch nicht, oder?

Gruss, Schultzing

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TransientAnalysisproblem.txt

*IF *ELSEIF *ELSE *ENDIF gibt's natuerlich in APDL Sprache -

aber um entsprechendes waehrend SOLVE laeuft zu nutzen, muesste man UPF programmieren,
sodass APDL code auf aktuellen Status waehrend SOLVE Fortschritt reagieren kann.

Dazu gibt's ein Beispiel siehe Anhang (selbst nicht getestet) -

hier wird in einer transienten Analyse die aktuelle Verschiebung je SOLVE equilibrium calculation abgefragt
und dann darauf basierend Last entsprechend angepasst -

erfordert (neben Einblick in UPF) den zur ANSYS version passenden FORTRAN compiler.

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Hallo ife,

ich glaub da steig ich aus. Sobald es in dem Beispiel mit dem UITFIN losgeht, hört bei mir das Verständnis auf.
Wie wärŽs denn mal wenn ANSYS ein neues entsprechendes Element entwickelt. Ich kann doch nicht der einzige sein, der im transienten Bereich eine Hysterese bei einer Feder implementieren will!

Dir sei gedankt. Es war wieder sehr hilfreich. Mal gucken ob man das nicht irgendwie hinkriegt.

Gruss, Daniel

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sollte funktionieren:
2x Federn parallel -

1x Hin_kurve_feder parallel  mit  1x tension_only_feder

Hin_kurve_feder KEYOPT(2)=0
tension_only_feder KEYOPT(2)=1

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Gruss,
Frank Exius
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das war dann wohl ein Denkfehler...
komm im Moment nicht drauf, wie man das kombinieren koennte
um gewuenschte Kennlinie mit Hysterese beliebig zu formen.

Wenn's gelingt - Rueckmeldung waere interessant!

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Gruss,
Frank Exius
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Hallo ife

schöne Idee, aber ich denke dass der Zugzustand der tension-only-Feder nur geschaltet wird wenn die Knoten über ihren Ausgangsabstand hinaus sich auseinander bewegen. Das heißt nicht spontan wenn dy positiv wird (Entspannung der Druckfeder), so wie ich es gern hätte. Wenn ich mich nicht irre. Meine Originalfedern arbeiten nur im Druckbereich.

Gruss, Schultzing

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hier mein vorerst letztes 'Angebot' in der Frage (muss mich anderem zuwenden) - EKILL plus MELAS plus LINK1. Damit hat man EKILL/EALIVE verfuegbar (LINK1) und weiterhin nichtlineaer elastisches Verhalten (mit etwas Geduld bei der Kurvenanpassung): 2x Elemente parallel.

1x Lastschritt: Drucklast, beide Elemente aktiv/alive, solve
2x Lastschritt: Last gleich, EKILL 1x Element, solve (ggf ueberfluessig)
3x Lastschritt: Druck zurueck, solve
4x Lastschritt: EALIVE, Druck drauf, solve
...
..

Wenn man dies fuer transienten Laststoss unter Vorspannung in eine Schleife packt, genuegend kleines Lastinkrement definiert, je Schritt Verschiebung abfragt, damit EKILL steuert, koennte das ein interessante Sache werden.

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Gruss,
Frank Exius
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Das könnte klappen. Ich werde mich mal nächste Woche dransetzen und schauen ob sich dass realisieren lässt.

Bis dahin vielen Dank

Gruss, Schultzing

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