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HERTZ.txt

Hallo,

ich probiere seit einiger Zeit die "einfache" Kontaktanalyse zwischen zwei Zylindern und komme einfach auf kein schlüssiges Ergebnis!
Entweder habe ich einfach ein Brett vorm Kopf, oder irgendwo einen Denkfehler – ich hoffe einer von euch kann mir weiterhelfen.

Ich habe zwei halbe Stahlzylinder (gleich groß  R=50mm) mit einer Fläche modelliert, vermeshed (PLANE42) und dann auf die gewünschte Länge (L=100mm) extrudiert (SOLID45). Denn fest eingespannt und die obere Fläche des 2. Zylinders mit einem Druck von 1bar belastet.

Wenn ich diesen Fall nun mit der Formel nach Hertz rechne, komme ich auf eine Kontaktspannung von: -121.21 [N/mm^2]

In meinem FEM- Modell komme ich nie und nimmer auf diesen Wert! Auch das Konvergenzverhalten finde ich ein bisschen merkwürdig (je feiner man das Mesh generiert, desto genauer das Ergebnis und desto kleiner müssten die Ergebnisunterschiede mit jedem mal werden  konvergiert zu einem Wert – so hab ich das jedenfalls in Erinnerung?!) – dies trat bei meinen Analysen aber nicht ein. 

Das INPUT file habe ich angehängt und hoffe, dass einer mir hier helfen kann!!

Danke im Voraus!

Best Regards
Michael

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Hallo Herr Sams.

Ich weiß, es ist etwas spät für eine Antwort in diesem Thread, aber mein Problem stellt sich erst seit wenigen Wochen (bin ANSYS-Anfänger). Auch ich betrachte den Hertzschen Kontakt zweier Zylinder (vm191), jedoch komme ich in meiner Handrechnung nach Hertz (vgl. INA-Handbuch) ebenso wie Sie nicht auf die lt. ANSYS ermittelten Kontaktdrücke (Contact Pressure). Meine Frage lautet, ob Sie da vielleicht einen Lösungsansatz gefunden haben? Meine Kontaktdrücke korrespondieren noch am ehesten mit den Spannungen in y-Richtung.

Vielen Dank

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Zu 2.
Spannung in Y-Richtung in der Mitte des Kontakts sind doch die Pressungen, oder?

Zu 1.
Kann es sein, dass die Kontaktoption close gap die Kotaktgeometrie geringfügig verändert und somit die Ergebnisse verfälschen?

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Bei Stahl auf Stahl Zylinder- Kontakt (nach Hertz) ist es ganz wichtig,dass man die Elementgröße beim Kontakt richtig, fein genug definiert.
Wenn man laut Formel eine Hertz'sche Spannung um 2 [GPa] definiert- benötigt man eine Elementgröße von ca. 0.1[mm]--> um die geringe Verformung genau dort erfassen zu können!
Wenn nun die Elemente zu groß gewählt wurden - bekommt man natürlich nicht das gewünschte Ergebnis (das war damals mein Fehler  ).
Benütze auch quadratische Elemente (z.B.: SOLID95 oder SOLID186), dann erziehlst du genauere Ergebnisse- sonst, bei linearen Elementen (SOLID45) müsstest du noch feiner vermeshen!!

Lit.Tip.: Engineering Analysis with ANSYS - T. Stolarski, Y. Nakasone, S. Yoshimoto: hier sind einige Hert'sche Probleme schön erklärt und idealisiert

Ich benütze die Hert'sche Spannungsformel aus: S.P. Timoshenko and J.N. Goodier, Theory of Elasticity, McGraw-Hill (aber das Ergebnis sollte ja gleich sein  ):

p_0=0.418*sqrt((P'*E*(R_1+R_2))/(R_1*R_2)) ...für die Spannung
b=1.522*sqrt((P'*R_1*R_2)/(E*(R_1+R_2)))...für die halbe Kontaktbreite (--> Referenz für Elementgröße)

P'=Kraft auf die Kontaktlänge/breite bezogen -z.B.: [N/mm]

Zu Floxi (1):
Y-Stress und Contact Pressure sind vom Ergebnis her gleich (nur andere Vorzeichen - Contact Pressure=Absolutwert)
(2): "close gap" - verfälscht kein Ergebnis! - siehe: ANSYS Help- 3.8.7. Adjusting Initial Contact Conditions

Hoffe es hat geholfen!
Best Regards
Michael

[Diese Nachricht wurde von samsfem am 30. Nov. 2007 editiert.]

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