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Weird_multiple_elements.png

Hallo zusammen,

habe hier ein paar Mises-Spannungen die seltsam aussehen und seltsam sind. Erstens mal zeigt es mir einige aber nicht alle Elemente und die dann auch noch sehr seltsam an. Und wenn ich mir mit dem Result Viewer mit Query Results die Spannung an so einem kuriosen Knoten (mit "Element" daneben, siehe z.B. da wo die Zahl steht li. unten im Bild) anzeigen lassen will, meint es: "There are 3 items at this location. Picked node is ...". Die Knotennummer ändert sich aber auch nicht, wenn ich auf "prev" oder "next" gehe - dafür ändert sich der angezeigte SEQV-Wert. Seltsam. 

Soweit ich das sehe ist die Vernetzung korrekt, also nicht aus Versehen die Plane-Elemente doppelt übereinander oder so.
Im Hintergrund machts auch eine Spannungsverteilung die man erwarten würde auf horizontalen Zug. Aber an allen Ecken dieser komischen Linien sagt es, dass mehrere Spannungen sind.

Zum Model:
Ich will ein Bild nachrechnen.
Also erstelle ich ein Rechteck mit der Gesamtbildgröße und vernetze das mit der Anzahl der Pixel als quadratische Plane82 Elemente. Alle mit einem Material und mit einem CS.
Dann lese ich die Bilddaten als Tabelle aus einer langen Textdatei von Matlab ein.
Und lasse dann für jedes Element das Material (Steifigkeit und Verhältnis der Steifigkeiten, also real: Ex und Ey) ändern. Und auch die ElementCSe werden einzelnd geändert um die Orientierung jedes Pixels darzustellen.
Ich glaube das ElementCS umstellen müsste nicht zwingend sein, wenn ich die Orientierung vorher schon in Matlab in Ex und Ey einflicken würde. Aber dann bekomme ich etwa so viele Materialien wie Elemente. Und jetzt kann ich mehr oder minder sagen: Element 1 bekommt Ex = 10, Ey = 5 und die Hauptsteifigkeit ist um 30° zu CS 0 gedreht. Also quasi ein Laminat bei dem ich für jedes Element sowohl Faserrichtung als auch Faserhomogenität (in Form von zweiter Steifigkeit senkrecht dazu) angeben kann. Na, vielleicht geht das auch eleganter, für Tipps hierzu wäre ich auch noch dankbar, da würde ich aber dann eher einen neuen Thread anfangen.
Bis jetzt Model in 2D, wenn ich das in 3D mache, macht das ElementCS drehen wohl noch mehr Sinn. Bis jetzt auch linear, vielleicht später mal nichtlinear. Model hat gerade ca. 90000 Elemente von denen ich aber nur 20000 berechnen lasse bis das hier besser aussieht. Mit voller Berechnung tritt dieser Fehler aber auch auf.

Grad im Moment wollte ich aber nur wissen, was das seltsames ist, was ich da sehe und woher das kommen könnte.

Sorry falls das Problem hier schon öfters auftrat, dann sind meine Suchwörter der Fehlermeldung wohl ungünstig.

Schon mal danke im Voraus für Tipps.
Peter

P.S. die Geometrie in dem Bild ist nicht was ich sonst habe, also nicht erschrecken mit den groben Elementen an der Kerbe. Ist nur, dass ich mal eine Spannungsverteilung sehe die ich auch erwarten würde.

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Wieviele Elemente nutzen denn den ausgewählten Knoten? Auf dem Bild sieht es so aus, als gehören 3 Flächen mit jeweils unterschiedlichen Steifigkeiten (?) dazu. Das würde zumindest erklären, warum 3 verschiedene Spannungszustände möglich sind (vereinfacht bzw. isotrop ausgedrückt: sig_1=E_1*eps, sig_2=E2*eps und sig_3=E3*eps bei gleicher Dehnung - der Knoten hat ja einen bestimmten Dehnungszustand, der von den Verschiebungen abgeleitet ist - aber 3 verschiedenen Steifigkeiten, entstehen 3 verschiedene Spannungszustände).

Also die Antwort auf deine Frage im Betreff lautet: ja, es sind mehrere Spannungen in einem Knoten möglich.

Gruß
Sascha

[Diese Nachricht wurde von funkysascha am 08. Jul. 2009 editiert.]

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Hi Sascha,

es ist ein regelmäßiges Plane82 Netz mit quadratischen Elementen. Aber die sind kontinuierlich über die ganze Fläche verteilt (also konstant 4 Elemente pro Knoten außer am Rand). Diese seltsame Darstellung hier bringt es mir erst mit der Darstellung der Ergebnisse.

Displacement Vector Sum ist gleich für ein und den selben Knoten, stimmt. Da kommt zwar dann auch diese Fehlermeldung, dass mehrere Items pro Knoten da sind, aber durchklicken bringt konstante USUM für alle.

Aber sollte es mir nicht die Spannungen mitteln wenn ich die Misesspannungen der Elemente anzeigen lasse? Aber dann kann ich wieder nur die Knoten picken bei Query Results und er hat weiterhin mehrere Ergebnisse.

Gibts nicht einfach einen einzigen Mittelwert pro Element?

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Da an den Knoten bzw. den Elementkanten Materialunstetigkeiten auftreten, werden dort auch immer Spannungssprünge auftreten. Wenn Du die Ergebnisse über ein Element mitteln möchtest, versuche doch mal "Element Solution" anstatt "Nodal Solution". Aber wie gesagt, die Unstetigkeiten deines Modells bleiben trotzdem erhalten...

Gruß
Sascha

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9993_999001.png

Aha. So langsam lichtet sich das.

Klar, ich habe die Verschiebungen aller 4 Knoten eines Elements als mathematische Lösung. Und die Spannungen in den Elementen sind ja indirekt daraus errechnet über die isotropen Steifigkeiten des jeweiligen Elementes und springen ergo an einer Kante mit gleicher Dehnung aber anderer Steifigkeit in den anliegenden Elementen. Hm. Hatte ich vorher nicht bedacht was die Physik da macht.

Na gut, aber wenn ich RSYS auf das jeweilige ElementCS umstelle bevor ich ETABLE fülle mit den Elementspannungen in x und y und mir das dann rausschreiben lasse mit *GET und *VWRITE, dann bekomme ich ja meine Spannungen in die Haupt- und Nebenspannungsrichtung und könnte eine Aussage treffen ob jedes einzelne Element hält in beide Richtungen. (Siehe Bild mit Minimalmodel und verschiedenen ElementCS.) Oder mir eben ausrechnen lassen wie sehr jedes Element be- / überlastet ist.

Über Versagenskriterium in Ansys mittels nichtlineare Berechnung etc. vs. Matlab starte ich mal besser nen neuen Post 

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In deinem Fall, bei dem ja jedes Element genau einem Pixel entspricht, würde ich den Ergebnissen der Spannungsanalyse nicht so einfach trauen und deutlich feiner vernetzen. Die anschließende Auswertung würde ich dann auch nicht genau am Materialsprung durchführen, sondern je nachdem wie sich die Spannungsspitze abbaut, an einer etwas entfernteren Region. Es würde mich an dieser Stelle übrigens interessieren, wie andere FEM-Anwender dieses Problem der Spannungsüberhöhung bei Materialunstetigkeiten handhaben!

Gruß
Sascha

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9993_999000_failure_mesh_1x1.png 9993_999000_failure_mesh_2x2.png 9993_999000_failure_mesh_9x9.png

Hi Sascha,

ja, ok, hab das mal feiner vernetzt, macht schon einen kleinen Unterschied in den Richtungen die es mir angibt, aber das ursprüngliche Element mit dem höchsten Failure Kriterium ändert sich nicht (in diesem primitiven Model) -> siehe Bilder.

Im 2D Model kann ich das ja noch "recht" fein vernetzen mit 4x4 statt 1 Element oder so. Aber wenn ich das in 3D mache komm ich sehr schnell an Grenzen. Ich hab wie gesagt eine ganze Fläche / ein Volumen die mich interessiert mit der gleichen Elementgröße. Wenn ich vorher gemütliche 30.000 Elemente in dem Volumen hab sind das bei einer Netzverfeinerung von 1 auf 2x2x2 fix mal 240.000 Elemente. Ups.

> Auswertung nicht genau am Materialsprung
Hatte kurz gedacht mit ERESX,NO an die Gausspunkte zu kommen. Aber bei quadratischen Elementen ist das ja auch schon egal, das extrapoliert ja ansonsten auch nur zu den Knoten hoch also bringt das quasi nur einen linearen Faktor rein mit dem das Ergebnis an den Knoten höher ist als die Gausspunktergebnisse. Kann ich dann über entsprechend höheres Failure Kriterium reinbekommen vermute ich mal.

Ob andere Leute solchen Sprüngen beikommen ohne großartige Netzverfeinerung und viel mehr Rechenaufwand muss ich noch etwas schauen.

Gruß,
Blart

[Diese Nachricht wurde von Blart am 10. Jul. 2009 editiert.]

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Deine Ergebnisse erscheinen mir rätselhaft. Die Versagenswerte schwanken nämlich extrem stark von 0.58 bis 9.4... Das erscheint mir etwas viel und vor allem würde es bedeuten, dass im ersten Fall kein Versagen auftritt während im dritten Fall ein sehr deutliches Versagen auftritt. Hast Du wirklich nur das Netz verfeinert?

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Oha, schöner Hinweis, danke. Dachte, das wäre bei den großen Elementen gemittelt und bei ein paar kleineren würden dann höhere Wert auftreten.
Aber ich hab tatsächlich vorher die einzelnen Knotenkräfte berechnet, indem ich die Gesamtkraft durch die Anzahl der ursprünglichen Elemente geteilt habe - und habe so mit jeder Netzverfeinerung hier die Kraft um diesen Faktor erhöht weil die realen Knoten mehr wurden.

Als ich das dann grad ausbessern wollte fand ich in der Berechnung diese Zeile hier:
!*GET, number_of_nodes, NODE, ,COUNT  ! would work, too, but the number is known anyway.
Hab ich scheints mal dran gedacht und dann aber verworfen, weil ich dachte ich könnte meinem Rechenknecht keine Netzverfeinerung zumuten. Tolle Idee eine sichere Methode gegen eine auszutauschen die vielleicht mal schief geht. 

Failure Criterion steigt jetzt leicht bei Netzverfeinerung von 0.58 bei 1 Element, 0.72 bei 2x2, 0.84 bei 4x4, 1.02 bei 8x8.

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