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mehrereLoadSteps.txt

Hallo,

ich möchte gerne mehrere Lastschritte lösen. Dabei hab ich mich an den Beispielen in "FEM für Praktiker" gehalten, und hab die Sache sowohl multiple als auch mit lssolve zu lösen versucht. Jedoch führte das bei mir zu keinem Erfolg. Der 1.Lastschritt geht problemlos. Anschließend hab ich eine Degradierung der Elemente vorgenommen, indem ich ihnen ein anderes Material mittel "MPCHG,2,all," zugewiesen habe und dann hab ich den 2.Lastschritt lösen lassen. Jedoch hat sich während des 2.Lastschrittes überhaupt nichts an den Spannungen geändert - sie hätten doch zumindest ein wenig ansteigen müssen?? Was hab ich in meinem Skript falsch gemacht?
Anbei mal meinen input für die Solvedatei.

mfg hilde86

[Diese Nachricht wurde von hilde86 am 15. Okt. 2008 editiert.]

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Hallo,

probier mal
ANTYPE,,REST 
vor
SOLVE

(REST heißt restart)

Gruß
Moritz

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Moritz Oliver Gebhardt

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Hallo,

die Randbedingungen musst du nicht ein zweites Mal definieren.
Wie hat sich denn das Material verändert? Poste mal die Materialdefinitionen.

Gruß

Schmatke

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Die Möglichkeit von MGebhardt führte leider nicht zum gewünschten Ergebnis.

Meine Materialdaten sind folgende:

MP,EX,1,41658         MP,EX,2,41658
MP,EY,1,12000         MP,EY,2,3000
MP,EZ,1,12000         MP,EZ,2,3000
MP,PRXY,1,0,2785      MP,PRXY,2,0,2785
MP,PRYZ,1,0,4         MP,PRYZ,2,0,4
MP,PRXZ,1,0,2785      MP,PRXZ,2,0,2785
MP,GXY,1,4581         MP,GXY,2,1200
MP,GYZ,1,4300         MP,GYZ,2,4300
MP,GXZ,1,4581         MP,GYZ,2,1200

Ansys bringt auch immer eine Warnung, dass eine Änderung der Materialdaten zwischen zwei lastschritten
nicht angebracht sei!?

mfg

[Diese Nachricht wurde von hilde86 am 16. Okt. 2008 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von hilde86 am 16. Okt. 2008 editiert.]

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Hallo,

sind das Kommas oder Punkte in der Materialdefinition.
MP,PRXY,2,0,2785
soll wohl
MP,PRXY,2,0.2785
heißen.

Gruß

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Das passt schon alles, sind Punkte. Hab halt im abschreiben einen Fehler gemacht.
Wär halt schön, wenn jemand mal seinen Skript schreiben könnte, wo so eine degradierung von Elementen mittels eines anderen Materials vorgenommen wurde.

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Hi,

was hast Du eigentlich vor?
Von dem Punkt aus, an dem Du bist weiterrechnen? Oder eine komplett neue Berechnung mit degradierten (ich nehme an Du meinst damit ermüdetem) Material?
Für Fall 1:
ich weiß auch nicht genau, wie Ansys es behandelt, wenn man mitten in der Analyse das Material ändert, aber:
Du rechnest eine Verschiebung bis zu Deiner Belastung. Dann änderst Du das Material und rechnest von da aus... kein bisschen weiter. Mich wundert das nicht, dass da nichts passiert.

Für Fall 2:
dann probier doch mal
ANTYPE,,NEW

Gruß
Moritz

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Moritz Oliver Gebhardt

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Zitat:

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Du rechnest eine Verschiebung bis zu Deiner Belastung. Dann änderst Du das Material und rechnest von da aus... kein bisschen weiter. Mich wundert das nicht, dass da nichts passiert.

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Danke dir! Daran lag es. Das war jetzt wirklich dumm von mir, aber scheinbar wenn man sich zu lange damit auseinandersetzt sieht man den Wald vor lauter Bäümen nicht mehr   
Trotzdem hab ich jetzt immer noch das Problem, dass meine Materialänderung keinerlei Auswirkung in Bezug auf ein degressiveres Spannungs-Dehnungsverhalten hat. Es schein also so, als ob Ansys meine Änderung des Materials ignoriert!? Gibt es vielleicht noch andere Befehle mit denen ich das Material zwischen zwei Lastschritten ändern kann?

Noch mal zu meinem Anliegen:
Ich untersuche das Verhalten von faserverstärkten Kunststoffen (FVK) erstmal linear elastisch mit orthotropen Materialeigenschaften (1.Lastschritt) bis zu dem Punkt wo die Basisfestigkeiten des FVK überschritten werden. Dadurch entstehen im FVK Zwischenfaserbrüche, ab welchen sich das Material dann nichtlinear verhält. Dies möchte ich durch degradierte Materialeigenschaften anschließend mittels eines 2. Lastschrittes, aufbauend auf den Spannungen und Verformungen die mir der 1.Lastschritt liefert, aufbringen und gegebenenfalls durch weitere Lastschritte ergänzen, so dass ich am Ende z.B. eine Schöne Spannungs-Dehnungkurve erhalte, in welcher der lineare und nichtlineare Bereich zu erkennen ist.

mfg hilde86

[Diese Nachricht wurde von hilde86 am 16. Okt. 2008 editiert.]

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Hallo,

Ich weiß nicht wirklich, ob ich Dir helfen kann. Also schon mal: mit MPCHG kann man nicht von linear elastisch auf nichtlinear innerhalb einer Analyse wechseln (siehe Hilfe). Auch weiß ich nicht, ob es wirklich sinnvoll ist das gesamte Material auszutauschen. Eigentlich ensteht die Änderung ja nur an den Stellen, an denen Deine Festigkeit überschritten worden ist, oder? Durch die Brüche und den resultierenden Festigkeitsabfall wird der Rest des Materials entlastet; dort entsehen also tendenziel weniger Brüche.
Also, erste Idee: klassisches elastisch-plastisches Materialverhalten.
Da ich in Ansys damit noch nicht gearbeitet habe, kann ich Dir noch nicht weiterhelfen; ich werd mich aber auch heute und Anfang nächster Woche damit beschäftigen müssen.
Im Postprocessor kannst Du Dir am Ende in jedem Fall die plastischen und die elastischen Dehnungen getrennt anzeigen lassen.

Ganz grundsätzlich: Ansys bietet eine ganze Menge Materialmodelle, da ist bestimmt was für Dich dabei.
Schau mal in
Structural Guide | Chapter 8.: Nonlinear Structural Analysis

Gruß
Moritz

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Moritz Oliver Gebhardt

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Danke für die Antwort!

Ich denke schon das ich das MPCHG benutzen kann, da ich ja nicht auf ein nichtlineares Material wechsle, sondern weiterhin mit einem linear orthotropen rechne. Durch eine ständige Änderung der Materialkennwerte (ermittelt durch Degradierung) mit einer Vielzahl von Lastschritten möchte ich so einen nichtlinearen Kurvenverlauf erzeugen (dieser besteht aus sehr vielen zusammengestzten linearen Kurven, halt jede Kurve durch unterschiedliche Materialkennwerte entstanden).
Leider ist das Thema nicht so einfach abzugreifen, deshalb ist es auch nicht zulässig mit einem elastisch-plastischen Materialverhalten zu rechnen, da sich FVK nicht wie normale Metalle Verhalten und somit keinerlei Fließverhalten aufweisen - genau darin liegt das Problem bei der Abbildung des nichtlinearen Materialaverlaufes.
Der Festrigkeitsabfall in den durch Zwischenfaserbruch geschädigten Schichten führt wiederrum in den nicht geschädigten Schichten zu erhöhten Spannungen, da diese die Spannungen der geschädigten Schichten ja mit aufnehmen müssen.

Grundsätzlich bilde ich die ganze Problematik in einem von der RWTH Aachen entwickelten Programm (Compositor) durch. Es geht mir nur darum die mit diesem Programm ermittelten Kennwerte dann mit Ergebnissen aus Ansys zu belegen und somit deren Ergebnisse auf ihre Glaubwürdigkeit zu untersuchen, so dass es legitim ist mit diesem Programm zu arbeiten.

mfg hilde86

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Hallo!

Sorry, ich glaube ich hab mich nicht ganz klar ausgedrückt:
mit elastisch-plastischem Verhalten meinte ich nicht, dass Du es wie bei Metallen machen sollst, sondern so, dass Du bist zu einer gewissen Grenzbelastung linear elastisches Verhalten annimmst. Ab diesem Punkt wechselst Du schlagartig zu den neuen Werten, die den Riss charakterisieren, also zur abgesenkten Festigkeit. Zugegeben, ich hatte es so verstanden, dass ab dem Bruch plastisches Verhalten vorliegt. Das war wohl falsch.
elastisch-plastisch ist daher wahrscheinlich nicht ganz richtig: das Material verhält sich weiter elastisch aber weniger fest, richtig?
Du bräuchtest also ein Materialverhalten, dass ab einer gewissen Dehnung umschaltet auf ein anderes E-modul(den Rest vernachlässige ich mal, wenn das eine klappt dürfte das andere einfach sein). Nichtlineare Elastizität sollte hier das Stichwort sein, solange Du nicht entlastest:
TB,MELAS (bitte lies es Dir selbst mal durch, auch suche nach MELAS in der Hilfe).
Das E-Modul findest Du in der Steigung der Kurve.
Wenn Du auch entlasten musst und der schwächste E-Modul erhalten bleiben soll, könnte ich mir vorstellen, dass man da ganz gut tricksen kann, wenn man dem überdehnten Material einfach eine Temperatur zuweist und dadurch in eine andere Kurve wechselt (man kann bis zu 20 Kurven in Abhängigkeit der Temperatur angeben). Ist aber ein recht grober Workaround.
Ich schätze aber eigentlich auch, dass MPCHG funktionieren müsste. Der Fehler dürfte also eher an den Lasten liegen (ganz grob geschätzt).

Grundsätzlich denke ich, dass Dein Ansatz nicht ganz richtig ist, wenn das Material stärker belastet werden soll:
Wenn die Festigkeit an einer Stelle absinkt kann sich das Material dort bei gleicher Belastung stärker dehnen. Da Du eine Verschiebung vorgibst, bedeutet dies, dass sich die festeren Anteile nicht mehr so stark dehnen müssen, Ihre Belastung sinkt ab.
Stell Dir eine Anordnung mit drei in Reihe geschalteten Federn vor, links eingespannt. Du ziehst rechts bis zu einem definierten Ort. Jetzt sinkt schlagartig die Steifigkeit der mittleren Feder ab. Die mittlere Feder wird sich stärker dehnen, die anderen beiden weniger, Die Spannung in allen nimmt ab. (Kraftgleichheit)
Bei parallel geschalteten Federn ändert der Festigkeitsabfall in der mittleren Federn nichts an den Spannungen in den anderen beiden Federn, aber ihre eigene Belastung nimmt ab. (Dehnungsgleichheit)
Anders sieht das bei einer wirkenden Kraft aus:
Bei den seriell geschalteten Federn ändert sich an der Kraft in den unbeschädigten Federn nichts, die geschädigte wird stärker gedehnt.
Im parallelen Fall dagegen nimmt die von der mittleren Feder aufnehmbare Kraft ab, diese wird auf die anderen beiden verteilt, die sich demnach stärker dehnen.
Beide Modelle, serielle und parallele Federn kommen in Form der Elemente in Deinem Modell (wahrscheinlich) vor.

Vielleicht wäre mal ein Bild von Deiner Geometrie hilfreich, ich fische hier leider etwas im trüben.

Gruß
Moritz

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Moritz Oliver Gebhardt

[Diese Nachricht wurde von MGebhardt am 17. Okt. 2008 editiert.]

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Das ist korrekt, das Material verhält sich elastisch aber trotzdem immer linear. Die Nichtlinearität kommt ja nur durch eine Veränderung der Geometrie zwischen Faser und Matrix oder Faser oder Matrix zustande. Dieser Bereich ist jedoch nur deckbar mittels mikroskopischer Betrachtungen, und genau deshalb ist es so schwer FVK zu simulieren. Mir jedenfalls ist kein Material in Ansys bekannt was diese Problematik abdeckt.
Deshalb ist sicher auch der Vorschlag deinerseits ein elastisch nichtlineares Material zu verwenden nicht so geeignet, besonders auch im Hinblick darauf wo das Versagen auftreten kann (in welcher Schicht, in wievielen Schichten -> führt das gleich zum Gesamtversagen des Bauteils oder nur zu einer Schwächung). Aber ich lass mich gerne eines besseren belehren.
Desweiteren glaube ich fast das so eine Modellierung nur mit Volumenelementen möglich ist, da es einfach notwendig ist jede Schicht für sich zu simulieren. Ich weiß z.B. nicht ob man bei Schalenelementen die Eigenschaften der unterschiedlichen Layer im nachhinein bearbeiten kann...

Die Geometrie die ich momentan bearbeite findest du auf folgendem Bild wieder, ist ein gekerbter Probekörper um halt den Schub zu messen. Das Verfahren heißt "V-Notched Rail Shear Method", ein Abwandlung vom Iosipescu Schubversuch.
http://www.wyomingtestfixtures.com/Products/a2_files/image002.jpg

mfg hilde86

[Diese Nachricht wurde von hilde86 am 17. Okt. 2008 editiert.]

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Hallo,

also mit dem folgenden Beispiel hat es geklappt:

/PREP7 
ET,1,PLANE42
MP,EX,1,2000 
MP,PRXY,1,0.1 
MP,EX,2,1000 
MP,PRXY,2,0.1
RECTNG,0,1,0,1,
mat,1 
amesh,all 
FINISH 

/SOL
nsubst,10
outres,all,all
nsel,s,loc,y,0
D,all,uy
nsel,r,loc,x,0
D,all,UX,
nsel,s,loc,y,1
D,all,uy,0.001
alls
solve 
mpchg,2,all
solve 

/POST26
ANSOL,2,14,S,Y,SY_2
STORE,MERGE
/XRANGE,0,2
XVAR,1 
PLVAR,2,

Eine andere Möglichkeit sind die Befehle ekill/ealive.
Das Problem is aber, dass der erste Lastschritt genau bis zur Grenzspannung gehen müsste und dann durch den Materialwechsel ein sprödes Verhalten simuliert wird, bei dem evtl. an einer anderen Stelle die Grenzspannung erreicht wird. Hier ergibt sich ein iterativer Prozess, der sich bei einer weiteren Laststeigerung ständig wiederholt. Dies von Hand zu machen ist ziemlich aufwändig oder sehr grob. Außerdem ist man auf sprödes Verhalten beschränkt. Für Rissweitenabhängige Entfestigungsfunktionen ist ein händisches Vorgehen unmöglich.
Programmgesteuert lassen sich meines Wissens nach in ANSYS Entfestigungen nur über Kontaktelemente, Interfaceelemente (202 bis 205) oder das solid65 abbilden.
Mit parallel geschalteten solid65-Elementen könnte man die von MGebhardt beschriebenen "parallel geschalteten Federn (Dehnungsgleichheit)" abbilden. Jedes Element müsste dann einen eigenen E-Modul und eine eigenen Festigkeit erhalten. Als Ergebniss sollte die von dir gewünschte gezackte Last-Verfomungs-Kurve entstehen.

Allternativ kann man auch eine eigene usermat.f schreiben.

Viel Erfolg

Schmatke

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Hallo,

ich meinte Du solltest versuchen das Verhalten sägezahnförmig abzubilden, also:
E1 von 1 bis 2,
E2 von 2(+ ein wenig) bis 3,
E3 von 3(+ein einig) bis 4, etc.
ich weiß nicht ob das geht, aber so würde Dein Material bei überschreiten der Grenzbelastung automatisch ausgetauscht.
Alternativ solltest Du nach jedem (kleinen!) Belastungsschritt ausschließlich das überdehnte Material austauschen.

Mit dem Federbeispiel wollte ich Dir zeigen, dass Du bei weggesteuerter Belastung eine Entlastung des Restmaterials im Falle eines Faserbruchs bekommst, keine Mehrbelastung. Bei kraftgesteuerter Belastung hingegen bekommst Du eine Mehrbelastung der Fasern quer zur Beanspruchungsrichtung.
EDIT:
In einem Array von Federn (z.B. je drei Federn übereinander und je drei Federn nebeneinander) mit gelockter Verschiebung der Federn übereinander wird die gesamte Struktur bei absinken der Federsteifigkeit der mittleren Feder entlastet, die Federn über und unter der mittleren Feder jedoch stärker belastet. Also bleibt im Endeffekt doch eine Mehrbelastung quer zu Belastungsrichtung an der Stelle des Versagens. Hab ich wohl zu schnell getippt.
/EDIT

Das Bsp. von Schmattke funktioniert, aber ich möchte dazu doch noch anmerken, dass es für das Endergebnis keinen Unterschied machst, ob Du es wie in seinem Beispiel rechnest, oder ob Du nur mit Material 2 rechnest. Das ist, wenn man mal drüber nachdenkt, auch logisch.

Also: ich würde den ganzen Ansatz noch mal überdenken. Ich bin mir schlicht nicht sicher, ob Du sinnvolle Antworten bekommen wirst.

Gruß
Moritz

PS: das ganze Struktur- und Materialthema ist für mich auch neu, komme eher aus der Mechatronikecke. Wahrscheinlich kann Dir ein alter Strukturhase insgesamt besser weiterhelfen; ggf. den CADFEM Support bemühen, die geben Dir schnell und kompetent Auskunft.

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Moritz Oliver Gebhardt

[Diese Nachricht wurde von MGebhardt am 21. Okt. 2008 editiert.]

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