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  Position der max. Spannung bei großem Bauteil herausfinden

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Autor Thema:  Position der max. Spannung bei großem Bauteil herausfinden (3411 mal gelesen)
bras01
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erstellt am: 09. Okt. 2009 03:54    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hallo,

ich habe ein sehr großes und komplexes Bauteil (Rahmenstruktur). Die Geometrie ist frei von Singularitäten. Es ist nicht direkt ersichtlich an welchen Positionen die max. Spannung zu erwarten sind. Wenn ich eine erste grobe Rechnung mache seh ich zwar in welchen Gebieten höhere Spannungen auftreten, kann aber nicht sicher sein das bei feinerem Netz die Spannungsspitzen auch wirklich sich dort befinden.
Das Problem ist das der Rahmen ca. 2m groß ist, und Radien in den Ecken von nur 3mm hat. Somit müsste ich zuerst ein allgemeines, "grobes" Netz von mindestens 1mm Elementgröße erstellen damit ich mit Sicherheit die richtigen Positionen finde. Den Rechenaufwand kann ich mir dafür aber nicht leisten.

Das Problem ist das bei feinerem Netz die Spannungen sich noch beträchtlich ändern bis sie sich irgendwo einpegeln. Ich kann aber nun nicht an allmöglichen Stellen mit einem feinerem Netz "testen" wo sich denn nun die max. Beanspruchung mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit befinden wird.
Meine Frage ist nun, wie geht man bei solch einem Problem heran? Muss man nun jede Ecke wo sich ein kleiner Radius befindet (erhöhte Kerbwirkung) per Hand mit nem feinem Netz "durchtesten"?
Ich möchte also mit wenig Aufwand die richtigen Positionen ermitteln, um dort dann gezielt mit feinem Netz die Größe der Spannung zu berechnen.

Ich hoffe jemand weiß dazu bescheid.

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solve1
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Berechnungsingenieur


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erstellt am: 09. Okt. 2009 07:18    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für bras01 10 Unities + Antwort hilfreich

hi,
also gängig ist in so einem Fall das berechnen eines "global" models. Sprich das relativ grob vernetzte Model der gesamten strucktur. Anschließend schaut man mittels Submodellen an den Stellen die interessieren genauer hin.
schau mal in die Hiolfe unter "9.2. Employing Submodeling"

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bras01
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erstellt am: 09. Okt. 2009 13:22    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Ja das wäre ja genau die Methodik des "durchtestens" von allmöglichen Stellen.
Ich habe z.B. 8 verschiedene Bereiche mit erhöhter Spannung. Zwischen den Bereichen fällt die Spannung wieder sehr stark ab. Nun müsste ich also alle 8 Bereiche zuerst per Hand (mittels Submodellen oder Änliches) mit feinem Netz testen, um dann den Bereich zu finden der die max. Spannung hat. Dafür sitz ich erstmal 2 Stunden am Rechner und bin die ganze Zeit mit der Vernetzung und dem Testen beschäftigt bis ich dann endlich mich auf die richtige Stelle mit der eigentlichen FEM-Berechnung konsentrieren kann. Kann man das nicht irgendwie anders, weniger aufwendig lösen?

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drben
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erstellt am: 09. Okt. 2009 16:05    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für bras01 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo,

wenn du, wie du sagst keine geometrischen Singularitäten im Modell hast, du kannst ein Konvergenzkriterium einfügen.
Rechtsklick auf dein Ergebnis z.B. Vergleichsspannung. Dann Einfügen->Konvergenz.
Danach wird das Netz an Stellen der höchsten Spannungsgardienten automatisch verfeinert.
Das Kriterium ist erfüllt wenn sich die Spannung zwischen zwei Schritten nicht mehr um den eingestellten Maximalwert ändert.
Du brauchst dann nicht das ganze Modell fein vernetzen.
Das sich der Rechner nicht totrechnet um dein Konvergenzkriterium zu erfüllen stoppt er nach jedem Verfeinerungsschritt. Sollte es noch nicht ausreichend genau sein einfach nochmal auf Solve.

Ob das bei deinem Modell allerdings zielführend ist oder ob es sinnvoller ist die Submodelltechnik zu verwenden merkst du relativ schnell, da auch bei diesem Vorgehen die Anzahl der Elemente recht schnell ansteigt.

Gruß

drben

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bras01
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erstellt am: 09. Okt. 2009 17:22    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Die Konvergenz habe ich auch schon getestet. Ich versuch das Problem mal anhand folgendem Beispiels besser zu erklären:

Ich habe drei Bereiche mit erhöhter Spannung, mit z.B. 40 MPa, 70M Pa und 80 MPa im groben Modell. Wenn ich nun mit Konvergenz rechnen lasse, dann "konzentriert" sich die Konvergenz höchstwahrscheinlich nur auf die beiden Bereiche mit 70 und 80 MPa und verfeinert das Netz nur an diesen beiden Stellen. Damit bekomm ich dann dort vielleicht Spannungen von 100 und 110 MPa bei genügend feinem Netz heraus.
Wenn ich nun aber per Hand noch die dritte Stelle mit sehr feinem Netz untersuche stellt sich heraus, das ich dort eine Spannung von z.B. 115 MPa habe (im groben Modell war das zu Beginn nur 40 MPa). Somit hat die Konvergenz-Option versagt die sie diese Stelle garnicht erst untersucht hat.

Resultat: ich müsste alle drei Stellen per Hand testen um schließlich zu sehen das die Stelle welche im Grobmodell die kleinste Spannung (der drei Maximalen) hatte in Wirklichkeit die größte Spannung aufweisst.

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smittytomcat
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erstellt am: 09. Okt. 2009 17:34    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für bras01 10 Unities + Antwort hilfreich

Eine entscheidende Frage die Sie vielleicht mal klären sollten ist, welches die Kriterien für eine zulässige Spannung sind. Viele Vorschriften gehen von mittleren Spannungen z.B. in Blechen aus, und wenn in einer Ecke etwas quietscht, dann heißt das noch lange nicht das man dort etwas machen muß. Als Beispiel dazu seihen z.B. die AD-Merkblätter, oder die Beurteilungskriterien der TÜVs bei den Schweißnähten von Druckbehältern genannt - da wird z.B. sogar eine literarisierte Spannung über die Schweißnaht angesetzt und die Maxima fast außer acht gelassen.

Gerd

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bras01
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erstellt am: 10. Okt. 2009 14:51    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Wenn jedoch die max. Vergleichs-, sowie Hauptspannung unterhalb der Streckgrenze liegen dann reicht das doch aus?

Ich werde mir nun verschieden Submodelle anlegen. Was ist dabei wichtig zu beachten? Mir fallen dabei nur folgende Dinge ein:

- Grobmodell auch schon mit recht feinem allgemeinem Netz
- das globale Koordinatensystem in den Submodellen muss mir dem des Grobmodells übereinstimmen
- alle Schnittkanten angeben

Was ist sonst noch zu beachten? Sind die errechneten Spannungen in den Submodellen wirklich realitätsnah, oder liefert ein komplettes Modell immer die exakteren Werte?

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smittytomcat
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erstellt am: 10. Okt. 2009 15:58    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für bras01 10 Unities + Antwort hilfreich

Sorry, aber jetzt geht es wirklich um Grundlagen. Die Vergleichspannung ist kein alleiniges Maß für die Beurteilung eines Bauteils. Immer wieder muß man prüfen ob die Spannungsanteile (Normal- und Schubspannung) auch die Kriterien einer Vorschrift erfüllen, z.B. DIN 18800. Und wenn in einem 2-achsigen Spannunsgzustand beide Hauptspannungen das gleiche Vorzeichen haben,dann ist die Vergleichspannung geringer als bei verschiedenen Vorzeichen , auch wenn beide Hauptspannungen betragsgleich sind, dazu auch das Stichwort Sprödbruch.
Einen solchen Zusammenhang zu wissen setze ich bei jedem der Strukturanalyse berufsmäßig betreibt voraus, denn sonst wird es gefährlich.

Gruß
Gerd

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bras01
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erstellt am: 10. Okt. 2009 19:40    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Das meinte ich ja. Würde es also bei meiner Analyse ausreichen, wenn ich mir die "max. im Hauptachsensystem" sowie evtl. noch den "max. Schub" ausgeben lasse, und wenn diese unter der Streckgrenze sind? Das wäre dann doch, mit einem gewissen Sicherheitsfaktor drin, dann ein ausreichender Nachweis?

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bras01
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erstellt am: 10. Okt. 2009 19:42    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Zusätzlich zur Vergleichsspannung habe ich noch vergessen zu schreiben.

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