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Hallo zusammen,

ich berechne zur Zeit Kupplungen aus GG25 mit Passfederverbindungen. Hierfür habe ich ein parametrisches Modell bestehend aus Welle, Kupplung, Passfeder und Bedarf auch Stellschraube für die axiale Sicherung aufgebaut. Leider ist das ganze aufgrund der vielen Kontakte und dem Cast Iron Materialgesetz und der großen Verformung nichtlinear. Bisher habe ich das ganze mit der Submodelltechnik bearbeitet (Grobes Modell der ganzen Baugruppe, Radien im Nutgrund werden vernachlässigt, Feinmodell ist dann nur ein Ausschnitt der die Passfeder und Teile von Welle und Nabe enthält, alle Formelemente sind enthalten)
Die Ergebnisse sind experimentell recht gut abgesichert (Durch DMS-Messungen an zugänglichen Stellen, nicht in den Radien) und die Berechnungen liefen meistens sehr gut, aber so richtig traue ich den Berechnungen trotzdem nicht (vor allem Zweifel ich daran, ob es eine gute Idee ist bei plastischen Verformungen die Submodelltechnik anzuwenden...) Daher habe ich jetzt ein parametrisches Modell erstellt, das sofort alle Radien und Fasen enthält, und nun habe ich mit der Vernetzung zu kämpfen... Egal wie ich es drehe, ich habe immer ein warning element. Da es aber nicht im Bereich der Passfedernut liegt, würde ich es gerne einfach ignorieren, aber da sind mir dann wieder sofort die mahnenden Worte eines Profs eingefallen, das bei den iterativen Lösungsverfahren nichtlinearer GLS die Kondition des Gleichungssystems die Konvergenzrate bestimmt, und das daher ein einziges schlechtes Element die Rechnung enorm verlängern kann. Ich habe also die Wahl: Netz global deutlich verfeinern, damit alle Elemente die Qualitätskriterien erfüllen, oder ein schlechtes Element aktzeptieren, was wohl auch die Rechenzeit erhöht...
Was meint ihr, hat da jemand vielleicht Erfahrungen?

Vielen Dank

Andre

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Hallo Andre,

leider sind Submodelle nur für lineare Systeme zulässig. Für nichtlineare Systeme ist die Submodellingtechnik nur bedingt anwendbar! Bei Lastpfadabhängigen Berechnungen (wenn Energie durch Reibung oder Plastizität verloren geht) müsste man die einzellnen Lastschritte per Table-Load draufgeben (oder den Fehler ignorieren). Ein sehr sehr gutes Memo findest du unter: http://ansys.net/collection/474

Gruß
Jens

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Jens Friedrich
TU-Dresden

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Hallo Jens,

danke für die schnelle Antwort, das Paper ist klasse. Damit habe ich schonmal die Bestätigung für meine Vermutung das ich nicht mit dem Submodell arbeiten kann, daher bin ich ja auch schon auf ein "normales" Modell gewechselt und habe jetzt das Vernetzungsproblem.
Hast du denn auch Erfahrung mit der Konvergenz von nichtlinearen Rechnungen bei Elementen mit shape warning (noch kein shape error, rein optisch ist das Element für mich noch ok...)? Sollte ich deutlich verfeinern (etwa doppelte Anzahl Knoten brauche ich für ein Netz ohne warnings) oder die schlechtere Konvergenzrate hinnehmen? (siehe dazu auch Teil 2 meines ersten postings)

Vielen Dank

Andre

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Hey,
Ich weiß nicht, in wie weit die Konditionszahl der Matrix das Konvergenzverhalten beeinflusst, die Konvergenz wird beim NEWTON-Verfahren durch die Norm der inversen Jacobimatrix und die LIPSCHITZ-Konstante der Jacobimatrix beeinflusst. Ob diese beiden durch ein "schlechtes" Element so viel größer werden, kann ich nicht sagen.
Aber man kann ja hochrechnen: Wenn du mit der doppelten Anzahl an Knoten rechnest, hast du ein doppelt so großes GLS, macht mindestens einen doppelten Aufwand bei der Lösung des linearen GLS (falls die Bandbreite genauso groß bleibt, was nicht der Fall ist!). Damit würdest du dir eine (vielleicht) bessere Konvergenz durch mindestens doppelt so viel Aufwand erkaufen. Vielleicht kannst du es ja mal probieren, wie es mit den unterschiedlichen Netzen funktioniert. Meine Erfahrung sagt, dass es nicht so schlimm ist, wenn ein Shape Warning Element mit dabei ist.

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Hallo Andre,

inwieweit Elemente mit shape warnings die Kovergenz beeinflussen habe ich noch nicht untersucht. Meines Erachtens solltest du die erforderliche Netzfeinheit mittels submodelltechnik und lastaufbringung per table untersuchen.
Die Netzfeinheit am gesamtmodell sollte natürlich alle Effekte entsprechend der Aufgabenstellung abbilden. D.h. dass besonders an geometrischen Kerben extrem eng vernetzt werden muss, um die lokalen Spannungen zu erfassen. (ob da nun shape warnings sind oder nicht ist erstmal zweitrangig)
Häufig ist dies bei vertretbaren rechenzeiten an einem gesamtmodell nicht möglich. Also bleibt häufig nur submodeling. Selbst bei linear interpolierten lasten sollte das ergebniss meines erachtens besser sein als bei einem modell mit unzureichender Netzfeinheit.

Gruß
Jens

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Jens Friedrich
TU-Dresden

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Hallo ihr zwei,

erstmal danke für die Antworten. Ich habe das ganze gestern abend noch an einem einfachen Modell getestet. Ich habe einen einfachen Zugstab einmal mit idealen Würfeln und dann mit zwei extrem schlechten Netzen modelliert (alles Solid185 mit enhanced strain, das war echt nicht einfach in dem Quader nen Netz mit shape warnings zu erzeugen  ) Die Anzahl der Knoten und Randbedingungen waren immer gleich, das ganze lief als Batchlauf über Nacht. Jetzt die Überraschung: Die schlechten Netze waren doppelt so schnell gelöst wie das ideale Netz.... Bin jetzt verwirrt, ich glaube ich muss mich nochmal an meine alten Unterlagen zur Numerik usw setzen...

Das Submodelling habe ich komplett verworfen, da an den Schnittkanten des Submodells enorme plastische Dehnungen auftreten, die das Modell zum einen recht instabil machen, und zum anderen dafür sorgen, das der Bereich um die Passfedernut nicht die volle Belastung erfährt, da viel Energie in der plastischen Verformung an der Schnittkante dissipiert wird. Da würde auch der Vorschlag von Jens nicht helfen.

Gruß

Andre

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