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Hallo,

ich bereite gerade Kursunterlagen für eine Lehrveranstaltung mit dem Titel "Dynamische Analyse mit ANSYS" vor. Hierbei traten nun unerwartet Probleme auf...

Als erstes Beispiel soll die Modalanalyse eines Kragbalkens (einseitig fest eingespannter Balken) durchgeführt werden. Die bei der Modellierung mit BEAM3-Elementen errechneten Eigenfrequenzen stimmen recht gut mit der Theorie nach Euler-Bernoulli überein. Die bei Verwendung von BEAM188-Elemente errechneten Frequenzwerte entsprechen in etwa denen des Timoshenko-Balkens. So weit, so gut...

Zur Wiederholung bereits erlernter Modellierungstechniken sollen die Kursteilnehmer aber zusätzlich auch noch Flächen-bzw. Volumenmodelle generieren. Bei Verwendung der Elementtypen PLANE42 bzw. SOLID45 ergeben sich erwartungsgemäß etwas höhere Eigenfrequenzen als beim einfachen BEAM3-Modell (156Hz bzw. 157Hz gegenüber 146Hz bei der dritten Eigenfrequenz), prinzipiell liegen die Werte aber im akzeptablen Bereich. Werden aber nun Elemente vom Typ PLANE182 bzw. SOLID185 verwendet, so ergeben sich folgende Auffälligkeiten...

a) Im Gegensatz zu BEAM3, BEAM188, PLANE42 und SOLID45 liefern PLANE182 und SOLID185 die EigenKREISfrequenzen (in [1/s]) anstelle von Eigenfrequenzen (in [Hz]). Gibt es eine Möglichkeit, bei der Element-Deklaration selbst festzulegen, wie die Eigenfrequenzen ausgegeben werden sollen?

b) Die mit PLANE182 berechneten Werte sind deutlich niedriger als die entsprechenden mit PLANE42 berechneten, sprich sie nähern sich denen des EULER-BERNOULLI-Balkens an. Gibt es hierfür eine eingängige Erklärung?

c) Die mit SOLID185 berechneten Eigenfrequenzen liegen ebenfalls deutlich(!) unter denen mit SOLID45 bzw. PLANE42 berechneten Werten (125Hz gegenüber 157Hz bzw. 156Hz für die dritte Eigenfrequenz). Woher rühren diese in meinen Augen nicht mehr akzeptablen Abweichungen? 

Über hilfreiche Beiträge würde ich mich sehr freuen.

Gruss!

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versuchen Sie's mal mit
SOLID185 KEYOPT(1)=2  resp KEYOPT(1)=2 fuer PLANE182
und halbierter Elementgroesse.

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Gruesse,
Frank Exius
IFE Deutschland
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Vielen Dank für die rasche Antwort.

Bei PLANE182 löst -wie von Ihnen angegeben- KEYOPT(1)=2 das Problem. Bei SOLID185 ist's KEYOPT(2)=2.

Könnten Sie mir vielleicht kurz in Stichworten erklären, was diese Keyopt-Einstellungen bewirken bzw. wie die zuvor berechneten, deutlich abweichenden Eigenfrequenzen zu deuten sind? Mit dem Hilfemenü komme ich an dieser Stelle nicht recht weiter...

Danke.

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Hallo,
das mit den unterschiedlichen Eigenfrequenzeinheiten (soll 1/s rad/s heißen?) finde ich verschärft! Welche Einheit kommt denn raus, wenn man die Elementypen in einer Modalanalyse mischt?
Wo kann man das nachlesen? Ich dachte bisher, es gibt nur Hz.

Grüße

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diese KEYOPT setzt benutzte 'element technology' auf 'enhanced strain' Elementformulierung - bietet verbesserte Performance hinsichtlich Vermeidung 'shear und volumetric locking' d.h. bessere Abbildung von Elementsteifigkeiten.

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Gruesse,
Frank Exius
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ACHTUNG!

Das mit der Ausgabe der Eigenfrequenzen war ein Fehler von mir. Die Ausgabe erfolgt in Hz!!!!

Allerdings ist mir nach wie vor nicht klar, worin genau sich die Elemente PLANE42 und PLANE182 bzw. SOLID45 und SOLID185 (in Bezug auf Modalanalysen) unterscheiden. Würd' mich über eine Antwort diesbezüglich sehr freuen...

Gruss!

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Na ja, kannst Du irgendwie vergessen..
Es gibt keine wissenschaftlichen Hintergründe für Ansys-Elementbib,
nur User-relevante Hinweise, man muss seine Kunden bei Laune
halten;-)

Gruss

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femstructuralbooks.txt

wie schon fuer die 18X Elemente angesprochen kann mit der entsprechenden KEYOPT die Elementformulierung gewaehlt werden.

Siehe dazu auch ANSYS Theorie Manual. Dort sind die Ansatzfunktionen (Shape Functions), Integrationstechniken je Elementtyp/form/DOF ausgewiesen. Fuer generelle Darstellung siehe bspw ARGYRIS oder weitere angehaengte Titel(mega)liste.

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Gruesse,
Frank Exius
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