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Testlauf-c-end.txt

Hallo Forum!

Ich habe ein Problem und dazu eine Idee, aber kein Anhaltspunkt ob dies richtig ist.

Ich habe als Test innerhalb einer transienten Rechnung einen Betonblock mit angehängter Stahlscheibe modeliert.
Beides wird seitlich von einem sich über die Zeit generierenden Wärmestrom belastet. Das Ergebnis scheint mir nicht korrekt.
Die Grundlage des Wärmestroms hflux ist eine Gastemperatur die nach 90 minuten 1006 Grad erreicht. Somit würde ich davon ausgehen, dass der Stahl diese Temp. auch ereichen müsste und der Beton darunter liegt. Es verhält sich aber genau umgekehrt. Kann es sein dass die Wärmeleitfähigkeit von Stahl so enorm ist, dass die Stahltemperatur diese 1000 Grad nicht ereicht?

Was ich auch nicht verstehe ist, dass 2 Betonelemente die Temp. weit überschreiten, dies geschieht aber nur bei einer seitlichen Belastung nicht aber bei einer Belastung von vorne oder unten! Warum?

Das Modell rechnet bei mir in 4 min durch. Hoffe ihr habt die Zeit und könnt mich mit einem Tip auf die richtige Spur bringen! Die Materialeigenschaften habe ich kontrolliert und sollten richtig sein.

Danke und gruß

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Die Problematik mit den Bereichen, welche eine zu Hohe Temp. ausgeben ist gelöst. Es handelt sich hierbei um eine zu grobe Diskretisierung die sich in einem hohe Maße auswirkt.

Das Verhalten welches Stahl aufzeigt bleibt weiterhin unerklärlich!
Kann dies wirklich sein, dass Stahl sich langsamer und nicht so stark durch einen Wärmestrom erhitzt als Beton?

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Für mich nicht verständlich, warum die Stahlelemente 7 und 8 und die Betonelemente 31 bis 38 beaufschlagt werden, obwohl sie doch nicht nebeneinander liegen.
Solche Wärmekapazitäten von Stahl und Beton habe ich bisher noch nicht gesehen?

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Hallo Wosch
Also zu den Wärmekapazitäten:
Dies sind die Angaben aus dem Eurocode 1994:1-2
Also die neue und gültige Norm für Verbundwerkstoffe aus Beton und Stahl.

Und die Belastung ist auch korrekt.
Die Elemente liegen nicht nebeneinader sondern hintereinander und werden von der Seite her belastet.

Ich bin nochmal alles durchgegangen. Ein neuer Ansatzpunkt wäre evt., dass ich den Wärmestrom der aus den Anteilen erzwungene Konvektion und Strahlung (genau wie in FEM für Praktiker III) besteht nicht zusammenfassen darf sondern mit sfe,conv für die Konvektion arbeiten muss und mit surf-elementen die Strahlung genereieren muss. Aber eigentlich sollte das das gleiche Ergebnis bringen vorrausgesetzt der Formfaktor ist gleich gewählt.

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hammel3.jpg

So, wie im Bild angegeben, erfolgt die Wärmebeaufschlagung. Und das soll in Ordnung sein?

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Test-korrektur.txt

Ohne Scherz bei mir ist die Belastung Korrekt!
Zumindest sagt dies die Graphik!
Ich habe jetzt die txt-datei geändert so das sie bei dir stimmen sollte!
Wie gesagt anders ist's bei mir laut graphik richtig. Komisch

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Temp.Verlauf.jpg

Die Temperaturüberschreitung im BEton ist auf die grobe Vernetzung zurückzuführen.
Das ist geklärt!
Aber wenn ich mir den Temperaturverlauf der beiden Materialien anschauen, bin ich stutzig. Ich hätte erwartet, dass Stahl viel schneller die Temperatur aufbaut als Beton. Zwar zieht der Stahl die Temperatur an, aber der Verlauf find ich komisch.

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hammel4.jpg

Wenn ich den Quelltext nach meinen Vorstellungen abändere (anders noch als der korrigierte Quelltext, andere Elementnummern), ergibt sich nach 9 Minuten die im Bild angegebene Temperaturverteilung. Sie entspricht in etwa meinen Erwartungen. Weil ja der Stahl die Wärme wesentlich besser ableitet, wird ein größerer Bereich warm, aber nicht so warm, wie der Beton.
Das soll aber noch nicht heißen, dass das Programm fehlerfrei sein muss. (Ich kann und will die Vorgehensweise nicht komplett nachvollziehen.)
Hier wurde versucht, die in den Vorschriften vorgegebene Berechnungsvorschrift umzusetzen. (Ob das völlig gelungen ist, kann ich nicht einschätzen.) Eine andere Möglichkeit bestünde darin, die Strahlung und Konvektion mit den Möglichkeiten von ANSYS zu berechnen und dann beide Ergebnisse zu vergleichen.

Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Danke für die Mühe wosch!

Ja der Temperaturverlauf, den du geschickt hast, ähnelt dem meinen!
Wenn dieser deinen Erfahrungen entspricht (sicherlich mehr als meine) dann ist das schon mal ein Anfang. ICh werde noch eine Handrechnugn und weitere TEsts machen! Vorallem die von dir erwähnte Möglichkeit mit Ansys zu variieren.

Was mich allerdings immernoch sehr wundert ist die Tatsache, dass sich der Beton schneller aufheizt als es der Stahl tut.
Der von mir gepostete Temp.Verlauf erkläre ich mir momentan so, dass der Stahl (wie du es auch erwähnt hast) die Temperartur schnell weiterleitet. Die folge ist, dass er sich nicht so stark aufheizt, wie der Beton bei dem sich die Temperartur staut. Dies wird zusätzlich bekräftigt durch die beim Beton abfallende Steigung der Temp.zunahme. Sie ist abhängig von der Oberflächentemp. da diese beim BEton höher ist sind die Zuwächse geringer.

Weiter Tests müssen dies bestätigen. Im Grunde müsste wenn ich die Würfellänge stark verringere und ein adiabatisches System wähle sich die Temp. auch im Stahl aufheizen. Das probiere ich dann auch mal.

Danke wosch.
Viele Grüße Simon Hartmeyer

PS: Welche Änderungen waren zwingend notwendig? Würde mich interessieren was du unter "Berechnungsvorschrift umsetzten" meintest.

[Diese Nachricht wurde von Hammelfleisch am 24. Nov. 2008 editiert.]

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Ich habe die bisherige Diskussion so verstanden, dass der Algorthmus: wsd=((25*((20+345*(log10(8*(i)+1)))-n_a))+(0.00000003969*(((20+345*(log10(8*(i)+1)))+273)**4-(n_a+273)**4)))
einer Vorschrift entnommen wurde. Wenn das nicht so ist, dann habe ich das falsch verstanden.

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Nein das stimmt natürlich.
Der Algorythmus basiert auf der Einheitszeittemperaturkurve nach
EN 1994:1-2, ist modulierend und gibt den Wärmestrom aus Konvektions-und Radiationsanteil an.

Ich wünsche allen noch einen angenehmen abend.

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