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Hallo liebe Gemeinde,
ich hoffe es stört nicht das ich so viele Fragen habe. :-)

Ich habe ein neues Problem. Ich habe zwei Körper welche per reibungsfreiem Kontakt verbunden sind. Bild 1 zeigt die Randbedingungen, beide Körper sind an der Rückseite fest eingespannt, auf den oberen wirkt eine Kraft nach unten. Somit müsste dieser auf den unteren Körper pressen und dabei dessen Vorderkanten leicht deformieren.

Bild 2 zweigt die Kontaktflächen. Der obere Körper hat seine untere Fläche als Kontakt (blau), der untere Körper hat seine kleine Fläche oben drauf sowie die große halbrunde Fläche als Kontakt (rot). Ich habe den Kontakt als reibungsfrei angegeben, sowie jeden Kontakt-Algorithmus durchprobiert.

Das Problem ist in Bild 3 zu sehen: scheinbar wirkt sich der Kontakt nur auf die kurze obere Kante (welche bereits zu Beginn schon in Verbindung mit den beiden Körpern steht) aus. Die große halbrunde Kante scheint garnicht mit berechnet zu werden.
(auf der rechten Seite des Bildes habe ich den oberen Körper zur bessern Sicht ausgeblendet, und die Verformung überzeichnet dargestellt)

Weiss jemand welche Einstellungen ich bei der Kontaktfindung anwenden muss? Wie gesagt habe schon fast alles durchprobiert, habe auch die Kontaktsteifigkeit von Hand umgestellt und getestet, jedoch immer mit dem selben Resultat.
Ich wäre sehr dankbar wenn mir jemand mit diesem Problem helfen könnte.

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Mehrere Maßnahmen in Kombination könnten Abhilfe schaffen:

1. Die Last in mehreren kleinen Schritten aufbringen. Damit die einzelnen Kontaktknoten "Zeit" haben, sich zu erkennen.

2. Den Pinnball-Radius vergrößern.

3. Die Anfangs-Kontaktsteifigkeit, wie ja schon geschehen, deutlich runtersetzten. Dies verfälscht aber möglicherweise das Ergebnis. Deshalb sollte man, wenn man dann eine konvergierende Lösunggefunden hat, die Steifigkeit langsam wieder so weit wie möglich oder sinnvoll erhöhen.

4. Die Kontaktsteifigkeit automatisch bei jedem Iterationsschritt anpassen lassen. Dafür gibt es einen Haken in den WB-Kontaktbedingungen.

Dieses oder ähnliche Themen sind hier schon oft diskutiert worden. Bitte auch mal die Suchfunktion bemühen.

Gruß, A.

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Hallo!

Ich habe mir jetzt nochmal das Ergebniss genauer angeschaut. Kann es sein das es durch die überzeichnete Darstellung nur so aussieht als wenn Ansys nur die obere Kante berechnet, es jedoch beide Kanten korrekt berechnet? Ich habe das Kontakt-Tool bei der Lösung mit eingefügt und auf Durchdringung getestet, und dort steht das es nur eine max. Durchdringung von 0,001mm gibt, also müsste alles doch richtig gerechnet sein oder?
Ich habe das ganze auch mittels Verschiebung getestet, und man kann eindeutig sehen das ein Teil der halbrunden Kante mit verformt wird. (trotzdem bleibt dieser komische Bereich wo es aussieht als wenn es nicht mit berechnet wurde wenn man es überzeichnet darstellt)

Somit stellen sich mir die Fragen:
1. Kann es sein das der oberste Bereich der halbrunden Kante im Bild, welche so aussieht als wenn er nicht mit berechnet wurde, doch richtig gerechnet ist, und es nur so aussieht durch die überzeichnete Darstellung?

2. Kann ich mich auf das Kontakttool verlassen, wenn es mir sagt das nur eine verschwindend geringe Durchdringung vorherrscht? (wenn Ansys es falsch berechnet hätte so wie es auf dem letzten Bild scheint, dann müsste ja eine größere Durchdringung an diesem oberen halbrunden Bereich vorherrschen)

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Nicht Durchdringung und Verformung verwechseln!
Ansys gibt für die "komischen" Bereiche keine Durchdringung an, weil die Flächen sich nicht "sehen". Das heißt, es gibt möglicherweise eine Durchdringung, wird aber von Ansys nicht erkannt.

Also
zu 1.) Ich glaube nicht, dass der Kontakt in der halbrunden Fläche erkannt wurde
zu 2.) Du kannst Dich in den Grenzen der Rechen- und Modellgenauigkeit auf das Kontaktool verlassen. Durchdringung ist aber nicht gleich Verformung. Die beiden Flächen verschieben sich also gemeinsam mit einem Unterschied von 0.001mm (Durchdringung) in Kraftrichtung.

Deshalb:
- Anzahl der Substeps rauf
- Kontaktsteifigkeit runter
- Pinballradius rauf und
- Kontaktsteifigkeit bei jedem Iterationsschritt aktualisieren

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Der Unterschied zwischen Durchdringung und Verformung ist mir bekannt. Ich glaube allerdings schon das der Kontakt auch an der halbrunden Fläche gefunden wurde. Ich habe testweise alle Einstellungen so wie beim ersten Beispiel gelassen, und nur die Kraft auf 300000N gesetzt. Nun kann man gut sehen das auch ein größerer Teil der halbrunden Fläche verformt ist (siehe Bild). Die Durchdringung wird auch deutlich bis in den Bereich der halbrunden Kante angezeigt.
Da ich wie gesagt an den Kontakt- und Solvereinstellungen nichts geändet habe, müsste es doch eigentlich auch im ersten Beispiel richtig gerechnet haben?

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Also ich krig jetzt nach mehrmaligem testen schonmal ein konvergentes Verhalten hin. Nun würde ich gerne ein möglichst exaktes Ergebnis der Spannung berechnen lassen. Ich lege mal meine Vorgehensweise dar:

1. Kontaktsteifigkeit runter setzen (0,01-0,1), Augmented-Lagrange-Verfahren, autom. asymmetrisches Verhalten, auf Berührung anpassen, bei jedem Iterationsschritt Steifigkeit aktualisieren.

2. bei Analyseeinstellungen "Lastschritte, Schrittnummer und Zeit nach Schritt" auf 1, anfängliche Substeps auf 10, min. 10 und max. Substeps auf 20

3. Konvergenz dazu, Verfeinerungstiefe auf 2

So nun rechnet es und konveriert auf ne bestimmte Spannung (im Konvergenzdiagramm). Als nächstes setze ich die Kontaktsteifigkeit schrittweise hoch, bis ich an nem Punkt angekommen bin wo ich fast keine Konvergenz mehr hab. Die letzte konvergierende Rechnung liefert mir dann die genaueste Spannung?

Ist dies die allgemeine Herangehensweise an solch ein Kontaktproblem? Was ist wichtiger, sehr feines Netz oder sehr viele Substeps?

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Weiss denn niemand bescheid?

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Die Vorgehensweise ist prinzipiell richtig. Kontaktsteifigkeit natürlich nur soweit erhöhen, bis die reale Steifigkeit erreicht ist. Zusätzlich kann man noch den Pinball Radius erhöhen. Das verbessert manchmal die Konvergenz.
Würde noch die anfängliche Zahl der Substeps auf max setzen, da dann mit kleineren Lastschritten begonnen wird. Hilft manchmal auch.

Feines Netz oder viele Substeps:
Kann nicht pauschal beantwortet werden, was wichtiger ist. Auf jeden Fall darauf achten, dass die Elementierung der Kontaktseite mindestens genauso fein oder feiner als die Targetseite ist.
Ein grobes Netz liefert jedenfalls oft unrealistische Spannungen an der Kontaktstelle, wobei Spannungen direkt am Kontakt sowieso nur mit Vorsicht zu genießen sind.

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Vielen Dank für die Infos. Habe jetzt weitere ausführliche Testreihen an diesem Modell durchgeführt. Folgende Punkte sind mir aufgefallen:

1. Anzahl der Substeps verändert bei mir das Ergebniss -überhaupt nicht-. Egal ob ich Programmgesteuert, 10 oder 50 einstelle, treibt nur die Rechnenzeit hoch und die Spannungen sind auch bei genügend feinem Netz die selben. Habe es also auf programmgesteuert gelassen.

2. Ich habe die Kontaktsteifigkeit langsam von 0,1 auf 1, auf 10, bis auf 50 gesetzt (100 ist das höchste einstellbare). Dabei stiegen meine Spannungen merklich an, zwischen 10 und 50 gabs keinen großen Sprung mehr. Die Spannung bei Kontaktsteifigkeit 50 ergab quasi den selben Wert wie wenn ich es mittels Pure Lagrange rechnen lasse.
Die Kraftkonvergenz iteriert dabei bei Steifigkeit von 0,1 noch mit 6 Iterationen, bei Steifigkeit 50 schon mit 17 Iterationen, dauert halt länger.
Was bedeutet das nun? Sind die Ergebnisse mit Pure Lagrange am genauestens, und somit auch mit z.B. Pure Penalty und meiner Kontaktsteifigkeit von ca. 50? Ich stell mir nur vor das dadurch das es da keine Durchdringung gibt das Ergebnis doch der Realität entsprechen sollte oder?

3. Woher weiss ich welche reale Steifigkeit das Bauteil hat, ich dachte je höher man einstellt desto genauer?

4. Ist es nicht egal welche Seite Kontakt und welche Zielsteite ist?

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Zu 1. Die Anzahl der Substeps sollte auch das Endergebnis nicht verändern. Bei anfänglich kleinen Substeps und später größeren Schritten wird im Normalfall nur die Konvergenz besser und dadurch die Rechenzeit geringer.

Zu 2. Die Kontaktsteifigkeit ist hauptsächlich von der Oberflächenbeschaffenheit des realen Bauteils abhängig. Normalerweise macht man mit "unendlich steif" keinen großen Fehler.

Zu 3. Die Bauteilsteifigkeit ist von der Geometrie und dem Bauteilmaterial abhängig und hat primär nichts mit der Kontaktsteifigkeit zu tun.

Zu 4. Nein, ist nicht egal, außer man verwendet symmetrischen Kontakt, was aber die Rechenzeit unnötig in die Höhe treibt.

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Also würde ich in meinem Beispiel Kontaktstifigkeit 50 nehmen (da es zwischen 10 und 50 immer noch einen Unterschied gab, und Pure Lagrange Ewigkeiten dauern würde).
Ich habe asymmetrischen Kontakt, woher weiss ich welche Seite Kontakt und Ziel ist? Ich würde jetzt in meinem Beispiel schätzen das der große Körper die Kontaktseite hat?

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Kontakt und Target sind von der WB willkürlich festgelegt worden. Möglicherweise ist also eine Anpassung durch den User notwendig. Dazu den Kontakt im Strukturbaum anwählen. Contact-Fläche ist rot, Targetfläche blau. Möchtest Du Contact und Target tauschen, dann rechte Maustaste -> "Kontakt/Ziel umkehren".

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Kann man also pauschal sagen das der Korper welcher wohl die Spannungsspitzen aufgrund des Kontakts haben wird dann die Kontaktseite enthält, und der andre die Zielseite?

Wieviele Substeps sind denn zu empfehlen? Z.B. anfänglich 50, min. 1, und max. 50?

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Als Anhaltspunkt kann man sagen:
klein und spitz = contact
bewegt sich = contakt
rund = contact
Target = groß, breit, fest
FEM für Praktiker hält sicher ein Kapitel dazu bereit.

Die Substepeinstellung hört sich gut an, ist aber natürlich fallabhängig. Wie sieht denn jetzt die Verformung aus?

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Also mit der Verformung an sich habe ich keine Probleme mehr. Sieht alles so aus wie ichs mir vorstellen würde (verformt sich auch bis auf die halbrunde Kante).

Die Substeps bringen mir momentan dennoch nicht so viel. Mit nur einem einzigen Substep brauch ich jetzt um die 20 Iterationen, mit z.B. 50 Substeps hab ich zwar nur noch 15 Iterationen bis ein Substep konvergiert, danach werden aber meist noch um die 10 Steps mehr gerechnet, habe also dann im Gesammten um die 25 Iterationen. Somit lohnt sich das nicht so recht.

Das einzige was ich jetzt noch nicht ganz verstehe ist, das die Spannung dennoch immer weiter ansteigt je feiner das Netz wird. Kann es sein das dadurch das die vordere Kante wo der obere Körper auf dem unteren aufliegt, 90° hat und dort eine Singularität entsteht? In der Realität hat ja jede Kante einen gewisse Abrundung.

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