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Hallo,

ich möchte einen schlaff herumliegenden Gummischlauch mit Wasser füllen bzw. das ganze simulieren. Der Gummischlauch hat eine sehr dünne Wandung (ca.1mm) und einen relativ großen Umfang (ca. 90cm)
Der Schlauch wird in meinem Modell zweidimensional abgebildet (ebener Verzerrungszustand).
Im ersten Schritt habe ich konstanten Druck aufgebracht. Nach einigem Herumprobieren mit STABILIZE und Steigerung der Substeps funktioniert es tadellos.
Nun möchte ich jedoch den hydrostatischen Druck mittels SFGRAD aufbringen, was vermutlich nicht so einfach geht:

/prep7
cmsel,s,Inside,elem !"Inside" ist die Schlauchinnenseite
sfgrad,pres,,y,0.10,-9810 !10cm Wassersäule bei 9810Pa/mWS / y zeigt nach oben
sf,Inside,pres
alls
finish
/solu
(als Commando-Objekt in WB12)

Denn nach VektorPlot-Darstellung in Classic ist auch im letzten Substep überall ein konstanter Druck zu sehen, wo doch eigentlich die am weitesten in y-Richtung ausgelenkten Knoten/Elemente einen Druck von annährernd 0 haben müssten. Ich schätze das kommt daher, dass die Elemente zu Beginn zwar entsprechend der y-Koordinate mit Druck beaufschlagt werden, aber dann über die Substeps während des Aufblähens nicht angepasst werden. Da der Schlauch am Anfang noch platt ist, bekommen alle Knoten 10cm WS oder 980Pa.

Allerding leuchtet mir schon ein, dass die Berechung nicht ganz so einfach ist, wenn ANSYS einerseits eine Belastung mit den Substeps schrittweise aufbringt und dann sich noch die Lastordinaten bei jedem Substep entsprechend der neuen y-Koordinate ändern (zumal hier große Deformationen mit sehr kleinen Zeitschritten berechnet werden). Aber irgendwie sollte es ja gehen. Kann mir jemand helfen?

Gruß

Vinzent

PS: Ist es möglich, auch in WB12 für jeden Substep oder zeitabhängig eine grafische Darstellung der Lasten zu bekommen, um zu sehen, ob alles richtig ist?

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Warum wird der Schlauch nicht einfach mit Wasser gefüllt und als einzige Last die Erdbeschleunigung vereinbart?

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Wosch,

vielen Dank für die Antwort.
So richtig viel kann ich aber nicht damit anfangen. Ich bitte um Verständnis, da ich offensichtlich noch nicht so versiert mit ANSYS bin.
Könnte ich bitte noch genauere Informationen zur Vorgehensweise bekommen?

Ich will noch ergänzen, dass mich die enstehende Schlauchform in Anhängigkeit des Wasserdruckes interessiert.

Gruß

Vinzent

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Schlauch_25.jpg

Das Wasser im Schlauch ist mit fluid79-Elementen modelliert und als Last wurde nur die Erdbeschleunigung angenommen.

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Hallo Wosch,

vielen Dank für die Antwort und die Mühen.
Wahrscheinlich muss ich nun doch alle Details auspacken. Bitte entschuldige die Salamitaktik.
Der Ausgangspunkt für meine Berechnungen soll der platte Schlauch sein. Dieser besteht im Grunde aus zwei faserverstärkten Gummimembranen, die übereinander gelegt werden. An einem Ende sind diese verankert. Am anderen Ende sind sie untereinander verbunden.
Da nun u.a. auch die Spannungen im orthotropen Schlauchmaterial interessieren, sollte der spannungsfreie Zustand (d.h. Abstand der Membranen = 0) Ausgangspunkt für die Berechnungen sein. So ist eine Vernetzung des Wassers nicht möglich, da es zu Beginn nicht drin ist und keine zu vernetzende Fläche existiert.

Gibt es evtl. andere Möglichkeiten die Wasserbelastung zu simulieren?

Die Variante mit den Wasserelementen hätte jedoch auch seinen Reiz, wenn so bei späteren transienten Schwingungsuntersuchungen die Trägheit des wassergfüllten Balgs mit entsprechender hydrodynamischer Belastung simuliert werden könnte.

Gruß

Vinzent

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Eine interessante Aufgabenstellung.

Den Befüllvorgang mit Schwallwirkung und dynamischen Verhalten wirst Du so wohl nicht abbilden können. 

Meine Gedanken / Anregungen dazu:

Mit einer gradienten Druckaufgabe kannst Du aber den statischen Wasserdruck in deinem Schlauch abbilden. Ich würde vieleicht mal für erste Versuche folgendermaßen vorgehen:

1. Modellierung des Schlauches
2. Simulation ohne Wasserdruck unter Eigengewicht (Frage ? Wie verhält sich der Schlauch unter Eigengewicht ?)
3. Aufbringen des gradienten Wasserdruckes entsprechend des gewünschten Wasserstandes. Hierbei würde ich die Füllhöhhe immer Geometrisch abbilden (Linie im Modell). Nur so lassen sich die entsprechenden Elemente gut selektieren.
4. In mehreren Lastschritten die Höhe steigern bis das Befüllen abgeschlossen ist. Eigengewicht immer mit beachten.

Somit kann man über die Wirkhöhe des Wasserdruckes (Wasserlinie) das "Befüllen" schrittweise mit mehreren Lastschritten abbilden.

Das Problem dabei ist aber, das sich je nach Flexibilität des Schlauches sich der Druck nicht richtig verteilen kann. Wenn sich der Schlauch zu sehr abplattet, also zu schlabbrig ist, ändert sich auch die Druckfläche / Wasserstandshöhe signifikant. Die ist aber durch die druckbeaufschlagten Elemente vorgegeben ... 

Bin gespannt wie man ein solches Problem löst.

Gruß
Frank

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Gruß
Frank

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@F.Anna: Vielen Dank für die Anregungen. Zu den genannten Punkte will ich kur antworten:
1. Ist klar, also zwei platt übereinander gelegte Gummimembranen, erfolgt.
2. Alles liegt auf einer fixierten Unterlage. Durch Eigengewicht passiert da sehr wenig.
3. Wie bringe ich nun einen Gradienten senkrecht zu einer horizontale Linie (Fläche zwischen den Membranen) auf? Ist die og. Verfahrensweise (APDL) richtig? Oder wie geht das richtig? Wäre evtl eine Schleife über die Loadsteps sinnvoll?
4. Das müsste dann kein Problem mehr sein.

Nochmals Danke und
@ alle: Bitte um weitere Hinweise.

Vinzent

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Könnte man nicht verschiedene Mengen Wasser einfüllen und dann jeweils die Belastung des Schlauches ermitteln?
Es wird dabei angenommen, dass sich im Schlauch keine Luft befindet.
Die gewünschte Wassermenge rechnet man in einen rechteckigen Querschnitt um, dessen Umfang genau der Länge beider Schlauchhälften entspricht. Dann wird mit diesen so ermittelten Daten das Modell (mit rechteckigem Wasserquerschnitt) aufgebaut und als Last die Schwerkraft vorgegeben. Als Lösung ergibt sich dann der realistische Querschnitt mit der Belastung der Wandung unter dem hydrostatischen Druck des Wassers.

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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@wosch: Danke für die Hilfe. Die Idee finde ich gut.
Da mich aber auch die Spannungen der Membran infolge Wasserfüllung interessieren, insbesondere an der Einspannstelle und der Membranverbindung auf der anderen Seite, wird das so wahrscheinlich nicht gehen.
Ich setze voraus, dass der besagte Rechteckquerschnitt spannungsfrei ist. Aber vielleicht gibt es eine Möglichkeit, diesen
- mit Remote  Displacement so zu verformen,
- den Spannungszustand einzufrieren und
- dann den Zwischenraum mit Wasserelementen zu vernetzen.
@alle: Weiß jemand wie das geht?

Gruß

Vinzent

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Hallo,

ich erlaube mir, meinen Beitrag nochmal nach oben zu ziehen, und danke nochmals denen, die schon sehr geholfen haben.
Die Fragestellung hat sich nun auf meiner Sicht konkretisiert.

1. Ist es möglich, einen berechneten Spannungszustand, der beispielsweise durch Remote Displacement erzeugt wurde, einschlielich des verformten Netzes als Initial für eine weitere Berechnung zu verwenden?
Dabei sollte es möglich sein, insbesondere die Struktur, welche nun einen Hohlraum besitzt, ergänzend zu vernetzen.

2. Wie ist die Herangehensweise?

Gruß

Vinzent

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