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Hallo an alle,

Ich führe zur Zeit eine Transiente Analyse in Ansys Structural durch.
Dabei verwende ich zur Reduzierung des Rechenaufwands mehrere Superelemente. Eines dieser Superelemte (es soll eine Kurbelwelle darstellen) rotiert dabei um die globale Z-achse.
Und hier mein Problem: Eine Rotation um die Z-Achse erzeugt eine Kraft auf das Superelement in Z-Richtung!!! Diese Kraft verhält sich dabei quadratisch zur Rotationgeschwindigkeit, was für mich irgendwie nach einer Fliehkraft klingt. Ich bin völlig ratlos und kann mir das absolut nicht erklären.
Ich habe schon einen Test mit einem stark vereinfachten Superelement durchgeführt und auch hier tritt bei Rotation um eine Achse ein Kraft in Richtung der Rotationsachse auf.
Ich hoffe ihr könnt mir bei meinem Problem weiterhelfen.

Gruß,
Foxwolf

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Wie gibst Du die Winkelbeschleunigung auf? Stell doch mal dein Modell oder eins der vereinfachten ein.

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Grüsse, Torsten

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Das müßte die Zentripetalkraft sein, welche von außen auf Deine Kurbelwelle wirkt.
Da ja bei einer Rotation (Kreisbewegung) eine permanente Änderung des Geschwindigkeitsvektors (Betrag oder Richtung) statt findet.

F=m*v²/r ==> F=m*w²*r

[Diese Nachricht wurde von ich001 am 02. Dez. 2008 editiert.]

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Zitat:

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Original erstellt von ich001:
Das müßte die Zentripetalkraft sein, welche von außen auf Deine Kurbelwelle wirkt.
Da ja bei einer Rotation (Kreisbewegung) eine permanente Änderung des Geschwindigkeitsvektors (Betrag oder Richtung) statt findet.

F=m*v²/r ==> F=m*w²*r

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Ich glaube nicht, dass dies Sein "Problem" ist. So wie ich das verstehe, tritt eine Axialkraft (in der Drehachse) auf, die er sich nicht erklären kann.

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Grüsse, Torsten

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Vielleicht eine zusätzlich auftretende "Unwucht", welche beim Randbedingungen definieren verursacht wird.

Aber ohne die von Dir angesprochenen Bilder wird das wohl vorerst nix.

Interessieren würde mich das schon.

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SEtest.jpg

Hallo zusammen,
erst einmal vielen Dank für das rege Interesse.

Anbei ein Bild von dem stark vereinfachten Modell.
Mittlerweile habe ich festgestellt, dass das Problem auch in einer statischen Analyse auftritt. In dieser habe ich lediglich eine globale Rotation um die Z-Achse als Last. Wie gehabt tritt beim Modell mit dem Superelement eine Reaktionskraft in Z-Richtung auf, die sich proportional zum Quadrat der Winkelgeschwindigkeit verhält. In einer Vergleichsrechnung mit dem Originalmodell tritt diese Axialkraft nicht auf.
Würde so etwas in der Realität gehen, hätte ich einen genialen Antrieb für Raketen gefunden  .

Gruß Foxwolf

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Stell mal eine Input Datei ein.

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Grüsse, Torsten

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Modell.txt SE_Test.txt

Hallo nochmal,
Ich stell hier mal 2 Log-Files rein.
Erst Modell.txt ausführen (hier wird das Superelement erzeugt (modell.sub)). Anschließend SE_Test.txt.

Gruß
Foxwolf

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Also die Reaktionskraft in z-Richtung ist aber sehr gering.
Vielleicht resultiert das Ergebnis aufgrund eines vorgegebenen Toleranzbereichs innerhalb des Gleichungslösers, so dass die Reaktionskraft in z-Richtung vernachlässigt werden kann.

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Die Kraft in Z-Richtung ist aber um mehrere Zehnerpotenzen größer als in einer Vergleichsrechnung ohne Superelement.
Beim hier eingestellten Modell handelt es sich ja nur um einen Test.

Mein richtiges Modell (die Kurbelwelle) ist wesentlich größer.
Die dort auftretende Axialkraft beträgt ca. 80kN und ist nicht zu vernachlässigen.

Gruß
Foxwolf

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supere.png Modell.txt

hi,
ich denke das es an der verteilung der Masterknoten liegt. Wenn du alle Knoten auf dem Umfang als Master definierst (sind gleichmäßig über dem Umfang verteilt) dann verschwindet auch (fast) die Reaktionskraft.

==> Bild

Ich habe dir in dem Model.txt mal die Zeilen ganz unten mit hinzugefügt

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test_1.jpg axialkraft.txt

@solve1

Hab das Modell gestern abend ebenfalls ähnlich wie Du mit den ganzen Masterknoten aufgebaut und auch diese geringe Kraft in z-Richtung erhalten.
Meine Frage wäre, warum trotzdem noch eine Axialkraft in der Rotationsachse auftritt. Hat es eventuell doch mit einer internen "Toleranzschranke" des Gleichungslösers zu tun oder müßte jeder von den 355 Knoten mit dem Pilotknoten (Nr. 356) "verbunden" werden?

MfG

[Diese Nachricht wurde von ich001 am 04. Dez. 2008 editiert.]

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@Solve1
danke für den Hinweis, ich denke so werd ich mein Problem in den Griff bekommen.

Der Nachteil dabei ist, das sich die Anzahl der Masterknoten drastisch erhöht. Dann wird meine transiente Berechnung wohl doch etwas länger dauern    .

Trotz allem finde ich die Axialkraft merkwürdig, mich würd echt interessieren, wie es mathematisch dazu kommt.

Gruß,
Foxwolf

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hi,
na du musst ja nicht zwangsläufig alle der Randknoten nehmen. Eventuell reicht es ja wenn du darauf achtest das sie gleichmäßig verteilt sind.

Woher die Kraft kommt, ist ne gute Frage. Wenn man sich die Deformation des einfachen FE models anschaut, dann zieht sich die welle zum lager hin.Das kommt aufgrund der Querkontraktion im Material. Sprich durch die Fliehkraft dehnt sie sich radial und die Querkontraktion macht sie dann kürzer. Da sie an einer seite eingepannt ist, zieht sie sich zum lager. So könnte man die Z-richtung erklären. Da sie aber eben nur an einer seite eingespannt ist, sollte die Bewegung in Z eine Starrkörperbewegng sein, und daher ohne Lagerlast erfolgen (statische Rechnung, keine Trägheit).

So ganz sauber ist die erklärung noch nicht. Eventuell mal mit den Lagerungen/Msterknoten herummspielen um den effekt zu isolieren.

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Solve1 hat recht!
Es kommt tatsächlich auf eine gute Verteilung der Masterknoten an. Vom Gefühl her würde ich sagen, das sich die Knotenverteilung an der Masseverteilung orientieren sollte.
Auf jeden Fall gelang es mir so mit akzeptabler Knotenzahl die Axialkraft um den Faktor 1000 zu verringern.

Dank an alle 
Gruß
Foxwolf

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