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Hallo liebe Simulationsgemeinde!

Ich habe das Forum durchsucht, aber leider kaum Beitraege zu Knickproblemen gefunden. 

Ich will eine Struktur optimieren, die aus duennen Staebchen besteht und auf Kompression belastet wird. Folglich: Knickversagen.

Da beim Knicken grosse Verformungen auftreten, liegt es nahe, eine nichtlineare Analyse anzustrengen. Waere es sinnvoll aufgrund der ploetzlichen Instabilitaet LS-DYNA einzusetzen, obwohl die wirkende Kraft statisch ist?

Fuer Hinweise bin ich sehr dankbar.

Viele Gruesse,
Nora

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Hallo Nora,

Die Frage, welche sich mir stellt ist folgende:

Wird die Struktur als zerstört angesehen, wenn eines der dünnen
Stäbchen versagt?

Ist dies der Fall, musst du nur die Belastungen der Stäbe im linearen
Bereich rechnen, und bei dem Punkt wo der erste Stab versagt ist die
maximale Belastung.

Ist es nicht der Fall, kannst du ev. den Weg gehen, und die Kraft und
die Verformung rechnen, bis zum Versagen des ersten Stabes, und diesen
dann entfernen (ein dünner geknickter Stab trägt nicht mehr wirklich
viel). Anschliessend kannst du bereits verformte Struktur weiter
berechnen. Allerdings muss ich sagen, dass ich nicht weiss, ob dies
in Ansys möglich ist.

Gruss
Mike

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The Power Of Dreams

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Zitat:

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Original erstellt von Nora07:
die aus duennen Staebchen besteht

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Schafgarbenorakel oder MIKADO ?

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Hallo Mike,

da die Belastung gleichermassen auf die Stäbchen wirkt (@horval: je vier Stäbe bilden die Kanten einer Pyramide) gehe ich davon aus, dass die Stäbchen gleichzeitig versagen und somit das Versagen eines Stabes zur Zerstörung der Struktur führt, weil nun die Belastung auf die anderen Stäbe höher ist.

Deiner Antwort, entnehme ich, dass eine nichtlineare Analyse nicht sinnvoll ist.  Allerdings kann ich dann keine Aussage machen, inwieweit die Struktur sich weiter verformt und vielleicht doch noch einen Nutzen besitzt.

Danke für die Antwort.

Gruss,
Nora

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Zitat:

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Original erstellt von Nora07:
da die Belastung gleichermassen auf die Stäbchen wirkt (@horval: je vier Stäbe bilden die Kanten einer Pyramide) gehe ich davon aus, dass die Stäbchen gleichzeitig versagen und somit das Versagen eines Stabes zur Zerstörung der Struktur führt, weil nun die Belastung auf die anderen Stäbe höher ist.

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In der Theorie ja, in der Praxis wird ein Stab vor den anderen knicken.
Ob die Struktur dann noch zu gebrauchen ist, musst du entscheiden,
kenne die Aufgabe nicht.

Zitat:

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Original erstellt von Nora07:
Deiner Antwort, entnehme ich, dass eine nichtlineare Analyse nicht sinnvoll ist.  Allerdings kann ich dann keine Aussage machen, inwieweit die Struktur sich weiter verformt und vielleicht doch noch einen Nutzen besitzt.

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vgl. Oben, dies musst du entscheiden, ob es einen Sinn ergibt, die
Struktur nach dem ersten Knicken noch weiter zu berechnen.

Beispiel:
Du stehst auf einer leeren Dose. Die Dose sollte, sofern unbeschädigt,
halten. Kommt eine kleine Kraft seitwärts auf die Dose, wird die Struktur
versagen und die Dose wird in sich zusammenbrechen. Wenn die Endform der
Dose nach dem Zusammenbrechen unwichtig ist, reicht die Berechnung der
notwendigen Seitenkraft um die Dose in sich zusammenbrechen zu lassen.
Somit ist ein nichtlinearer Ansatz zwar möglich doch benötigt er zu viel
Rechenzeit.

Du fährst mit einem Auto in eine Mauer, das Auto verformt sich. Hier ist
aus Gründen der Sicherheit wichtig, wie weit sich das Auto verformt,
somit muss ein nichtlinearer Ansatz getätgit werden.

BTW: Für die Berechnung von Beulen/Knicken gibt es in Ansys eine spezielle
Berechnung, welche bereits beim ANSYS DesignSpace enthalten ist.

Gruss
Mike

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The Power Of Dreams

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Hallo allerseits.

Hab auch eine Frage zu Stabilitätsproblemen:

Ich habe einen dünnwandigen Zylinder modelliert. Welcher Elementtyp eignet sich hier besonders gut, um ein Beulproblem darzustellen?

Danke im Voraus

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Hallo,

Danke fuer die hilfreichen Tipps und insbesondere die Beispiele. 

Ob es ein besonders geeignetes Element fuer Beulprobleme gibt, weiss ich nicht, aber ich wuerde zumindest eines mit quadratischen Deformationen nehmen.

Gruss,
Nora

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Dünnwandige Strukturen werden fast immer mit Schalenelementen modelliert, z.B. SHELL63.

Elemente mit quadratischem Verformungsansatz (Mittelknoten auf der Elementkante) sind nicht nötig sofern das Netz relativ fein ist.

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Grüsse, Torsten

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Danke, werds ausprobieren. Hab ich mir schon fast gedacht. Mit SOLID45 funktionierts nämlich nicht so richtig.

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Hallo

es gibt 2 Alternativen so was zu rechnen

1. Lineares Beulen (Eigenwertbeulen)
Geht schnell und einfach, kann allerdings nicht alle Effekte abbilden.
Man macht eine statische Analyse mit einer Einheitslast (z. B. 1 KN) und anschliessend darauf aufbauend die Beulanalyse, die einem den sog. Lastmultiplikator gibt (z. B. 5.2). Lastmultiplikator mal Einheitslast ist dann die Beullast (hier also 5.2 kN).

2. Nichtlineares Beulen
Geht nicht so schnell, braucht meist mehrere Anläufe um den Beulpunkt sauber zu kriegen, kann aber mehr Effekte abbilden.
Man rechnet eine MEhrschrittanalyse (mehrere Lastschritte hintereinander - nicht Lastfälle!!), bei denen man die Last schrittweise steigert. Man wertet die Verformung aus (z. B. in seitlicher Richtung). Wenn man die Last immer weiter steigert, wird man keine oder schlechte Konvergenz bekommen (weil die Struktur schon kollabiert ist), also lastschritte gegen ende etwas reduzieren; Kraft-WEg-Kurve anschauen, dann wird man sehen, dass die Vershiebung stark ansteigt, wenn man die Last nur wenig steigert; das ist dann der Knickpunkt.

Zur Vernetzung: Auf möglichst gleichmässige Vernetzung achten , sonst ergibt sich vielleicht daraus schon eine Imperfektion.

Imperfektionsn sind überhaupt ein Thema. Roationssymetrische Teile sind nie wirklich rund, Wandstärken nicht gleichmässig, gerade Teile vielleicht vorgewölbt. Diese Imperfektionen setzen die Beul-Last herab. Man kann dem Rechnung tragen, indem man sowas entweder modelliert (eher aufwändig) oder durch Ersatzlasten (kleine Querkräfte) versucht zuberücksichtigen.

Gruss
C. Gebhardt

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Christof Gebhardt
CAD-FEM GmbH
Marktplatz 2
85567 Grafing
Tel. +49 (0) 8092 7005 65
cgebhardt@cadfem.de
www.cadfem.de

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Danke für die interessanten Hinweise Herr Gebhardt.

Gruß
Axel

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