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Autofrettage.rar

Hallo zusammen,
ich habe ein Problem bei der Berechnung einer Autofrettage-Simulation.

Zur Autofrettage:
Sie wird beispielsweise bei Panzerrohren (Verhältnis von Außen- zu Innendurchmesser = 3) mit großen Wandstärken angewendet. Dabei werden die Rohre vor ihrem eigentlichen Einsatz mit extrem hohen Innendrücken (bis 15.000 Bar) beaufschlagt, um sie widerstandsfähiger zu machen .
Funktionsweise:
Der Effekt der Autofrettage beruht auf der wechselseitigen Beziehung der plastifizierten inneren und der elastisch verformten äußeren Zone des Rohres bei hohem Innendruck. Die äußere Zone wird von der inneren plastisch verformten Zone daran gehindert, wieder ihre ursprüngliche Form einzunehmen, sie bleibt gedehnt. Dies erklärt die auftretenden Zugspannungen in der äußeren Schicht. Die innere plastisch verformte Schicht wiederum wird von der zurückfedernden äußeren Schicht zusammengedrückt oder auch -gepresst. Dies erklärt die hier auftretenden Druckspannungen. Da beide Zonen unterschiedlich belastet werden müssen, muss das Durchmesserverhältnis groß sein.

Problem:
Bei meiner Autofrettage-Simulation bleiben nur extrem kleine Restspannungen im Material zurück auch wenn ich das Material bis weit über die Streckgrenze hinaus belaste (sollte eigentlich bersten). Zudem ist die Gesamtverformung ist nach Wegnahme des Druckes nicht nennenswert. Ich weiß nicht was ich falsch mache und hoffe hier kann mir jemand helfen.

Zur Simulation:
Die Simulationsdatei befindet sich im Anhang.
Bei Modell 1 ist der beaufschlagte Innendruck mit 500 MPa so groß, dass die Streckgrenze des verwendeten Materials in der inneren Schicht überschritten, aber in der äußeren Schicht unterschritten wird.
So sollte es ja auch sein. Nach Wegnahme der Kraft bleiben aber leider keine nennenswerten Restspannungen und Verformungen im Rohr übrig.
Bei Modell 2 ist der Innendruck mit Absicht viel zu groß gewählt, aber auch hier  geht das Rohr in seinen Anfangszustand zurück.
Große Verformungen und Nichtlinearer Materialfluss wurden bei beiden Modellen aktiviert.
Ich verwende eine statische Analyse. Ist das richtig oder muss es dynamisch sein?

Im Anhang befindet sich eine pdf und eine dsdb Datei, die euch mein Problem näher bringen sollte.

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Ich kann den gepackten Anhang nicht öffnen, deswegen eine Frage: Welches Materialmodell verwendest du?

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Autofrettage.zip

Hi Cristop,
ich verwende rostfreien Edelstahl mit den "default" Parametern. Die Untereinstellungen für die Stukturmechanik sind mir leider etwas schleierhaft. Also da kann bestimmt ein Fehler stecken.
Ich hab dir die Datei noch mal als zip-File Verpackt. Hoffe du kannst es jetzt öffnen.
Gruß Rob

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Klasse, wenn doch nur jede Frage hier so schön dokumentiert wäre. Ich arbeite mit Classic und kann dir nicht so viel zur Workbench sagen. Das Materialmodell könnte ein rein elastisches sein, zumindest würde das die geringen Spannungen nach der Belastung und die sehr hohen Spannungen bei dem hohen Druck erklären. Sieh mal nach, ob du nicht ein Materialmodell findest oder eingeben kannst, mit dem man in irgendeiner Weise plastische Materialeigenschaften simulieren kann.
Ausserdem ist dein Netz nicht so schön, theoretisch sollte man doch auch in der Workbench so ein einfaches Volumen mit Quaderelementen vernetzen können. In Classic könntest du eine der Endflächen mit Rechteckelementen vernetzen (z.B. mit AMAP) und mit VSWEEP ein Netz für das gesamte Volumen generieren. Frag mal andere, wie man das in WB machen kann.

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Hallo
das default Material ist nicht plastisch. Falls also kein solches Materialmodell  gewaehlt  wurde, bitte nachholen. Am einfachsten bilinear, dann braucht man nur die Fliessgrenze und einen Tangentenmodul (Steifigkeit oberhallb der Fliessgrenze, typischer Wert 5000 MPa +- 99%)
Meist schaut man sich bei solchen Analysen die plastische Dehnung an. Achtung: Werte sind absolut {statt 3% steht dann 0.03}
Gruss
CG

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Christof Gebhardt
CAD-FEM GmbH
Marktplatz 2
85567 Grafing
Tel. +49 (0) 8092 7005 65
cgebhardt@cadfem.de www.cadfem.de

[Diese Nachricht wurde von cgebhardt am 26. Aug. 2009 editiert.]

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