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Hallo, ich hab eine frage: wenn ich eine kraft auf einen körper gebe, und zwar so viel, dass dieser körper auf einen anderen körper stößt, wie kann ich verhindern, dass beide körper sich durchdringen? der eine teil ist aus elastomer, er soll sich verformen, wenn er auf den anderen teil (alu) trifft. stattdessen durchdringen beide körper einander. ich bin anfänger bei der FEM berechnung, rechne mit ANSYS Workbench. hat vielleicht jemand einen tipp, wie ich den kontakt modellieren kann, um ein durchdringen zu verhindern? beim elastomer rechne ich mit neo-hook. vielen dank im voraus für die antworten

[Diese Nachricht wurde von sofia1327 am 18. Dez. 2009 editiert.]

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Hallo,

da gibts verschiedene Wege, alle mit eigenen Vor- und Nachteilen.

1. Kontakt "auf Berühren anpassen" stellen
2. Statt Kraft eine Verschiebung aufgeben, Reaktionskraft prüfen und anpassen (verschiebungsgesteuerte Last)oder im 2. Lastschritt (nachdem Kontakt da ist) auf kraftgesteuerte Last umschalten.
3. Pinball-Radius erhöhen
4. Last langsam steigern (Lastschritte, Substeps).

Hinweise:
1. Schnell definiert, funktioniert nicht immer, Effekt des Spaltes weg
2. Funktioniert fast immer, etwas Vorbereitungsaufwand erforderlich
3. Schnell definiert, funktioniert nur, wenn Verschiebungen nicht allzu gross
4. Schnell definiert, kostet oft ernsthaft Rechenzeit

Gruss
C. Gebhardt

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

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Ist das überhaupt sinnvoll, eine Kraft auf einen frei im Raum befindlichen Körper aufzubringen? Wäre es nicht viel sinnvoller, dem Körper eine Geschwindigkeit vorzugeben, die er beim Auftreffen hat?

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Hallo,

was mir gerade noch einfällt, hast du bei den Kontakteinstellungen die Aktualisierung der Kontaktsteifigkeit aktiviert, d.h. auf "Bei jedem Iterationsschritt" gesetzt?

Nur so kann ein sich änderndendes Kontaktverhalten (Berühren, Spaltbildung,..) überhaupt richtig detektiert werden.

Falls die Option schon aktiviert ist, hätte für hartnäckige Kontaktprobleme noch einen Tipp, der bei mir bisher immer gut funktioniert hat:

Zu der Zeit, als wir "nur" eine DesignSpace-Lizenz zur Verfügung hatten, die eine Anpassung des Pinball-Radius nicht ermöglichte, hatte ich sporadisch das Problem, dass manuell definierte Kontaktflächen aus unerfindlichen Gründen keine Berücksichtigung fanden, also bei der Berechnung schlichtweg ignoriert wurden.

Die Lösung bestand nun darin, den Toleranzwert der automatischen Kontaktsuche soweit zu erhöhen, dass alle relevanten Flächen bei einer automatischen Suche gefunden werden. Das Entfernen von Flächen aus dieser Auswahl war dabei im Gegensatz zum Hinzufügen problemlos möglich und die Rechnungen liefen wie erwartet durch.

Möglicherweise handelte es sich um spezielles, geometrieabhängiges Problem, aber vielleicht hilft es dir trotzdem irgendwie weiter...

Viele Grüße
Johannes

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Ich nehme zwar an, dass es eh klar ist, aber große Verschiebungen müssen angeschaltet sein. Ich glaube bei Neo-Hook, ist das ja nicht zwingend, aber damit der Kontakt seinen Status ändern kann. Bitte korrigiert mich in dem Punkt, falls ich falsch liege.

Schöne Grüße
Stefan

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Verschiebung.png Kontakt1.png Kontakt2.png

vielen dank für die antworten, klappt leider alles nicht. hab ein paar bilder von meinem modell eingefügt, diesmal mit verschiebung statt ner kraft. grau ist alu, grün ist elastomer (neo-hooke). es ist ein viertel einer drehmomentstütze, ich rechne in 2D, braucht weniger rechenzeit. verschiebung ist -20 mm.

Verschiebung:
x-komponente: 0 mm (steigt linear an)
y-komponente. tabellarische daten (0, -5, -10, -15, -20)

Kontakt 1:
typ:  reibungsfrei
kontaktfindung: manuell
verhalten: autom. asymmetrisch
unterdrückt: nein
algorithmus: pure-penalty-verfahren
kontaktbehandlung: auf berührung anpassen
kontaktsteifigkeit: manuell
kontaktsteifigkeitsfaktor: 10
kontaktsteifigkeit aktualisieren: bei jedem iterationsschritt
pinball bereich: radius
pinball radius: 18
zeitschrittsteuerungen: keine angabe

Kontakt 2:
typ:  reibungsfrei
kontaktfindung: manuell
verhalten: autom. asymmetrisch
unterdrückt: nein
algorithmus: pure-penalty-verfahren
kontaktbehandlung: auf berührung anpassen
kontaktsteifigkeit: manuell
kontaktsteifigkeitsfaktor: 2
kontaktsteifigkeit aktualisieren: bei jedem iterationsschritt
pinball bereich: radius
pinball radius: 11
zeitschrittsteuerungen: keine angabe

Analyseeinstellungen:
anzahl lastschritte: 4
aktuelle schrittnummer: 1
zeit nach schritt: 1
automatische zeitschrittsteuerung: ein
definiert durch: substeps
anfängliche substeps: 5
min. substeps: 1
max. substeps: 10
solver typ: iterativ
schwache federn: programmgesteuert
große verformung: ein
trägheitsausgleich: aus
rest: programmgesteuert

an symmetriestellen: reibungsfreie lagerung
ganz unten die alukante: fixierte lagerung

ich hab alles ausprobiert, was ihr mir geraten habt, funktioniert aber  trotzdem nicht. so, wie ich es jetzt dargestellt hab, gibt er mir auch keine lösung aus (roter blitz), sodass ich die kraftreaktionen gar nicht ablesen kann. wo liegt das problem, ich komm einfach nicht weiter?

[Diese Nachricht wurde von sofia1327 am 22. Dez. 2009 editiert.]

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@ Wildcards: Ja, da hast du recht, ohne aktivierte große Verformungen startet eine Rechnung mit einem hyperelastischen Materialmodell erst gar nicht.

@ Sofia: Bitte poste doch mal die Solverausgabe (siehe Lösungsinformationen), denn dort sollte der eigentliche Grund für den Abbruch vermerkt sein.

Zu deiner Kontaktdefinition:
Wenn du erwartest, dass sich durch die Last Spalte schließen und Berührungen stattfinden, darf die Kontaktbehandlung nicht "auf Berührung anpassen" gesetzt werden, da dadurch etwaige Spalten und Durchdringungen ignoriert und die beteiligten Flächen als "bündig" angenommen werden. In der Hilfe gibt es dazu ein paar Grafiken, dann ist vielleicht verständlicher...

Viele Grüße
Johannes

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CompletingANSYSLoadProcess.pdf

hier ist die lösungsinfo. "warning" und "error" hab ich der übersicht wegen rot markiert. danke für jede hilfe 

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Hallo,

eine 100%-Lösung ist aus der Ferne auch mit dem Solverprotokoll nicht so einfach möglich, trotzdem ein paar weitere Gedanken, wie du weiterkommen könntest.

1.) Sowohl die unkonvergente Lösung als auch die drei konvergierten Substeps (0,1; 0,2; 0,3) auf Singularitäten und Fehler im Netz prüfen. Hier sollte schon grafisch sichtbar sein, wo die problematische Geometrie liegt.

2.) In der Solverausgabe heißt es, dass anfängliche Spalten geschlossen werden, d.h. die Kontakbehandlung "auf Berührung anpassen" steht. Hast du es schon einmal mit der Opteion "Versatz hinzufügen" probiert, die diese Spalte eben nicht automatisch schließt?

3.) Was bei nichtlinearen Materialmodellen generell empfehlenswert ist: Die Rechnung zunächst mit einem linear-elastischen Modell durchlaufen lassen. So können "grobe Schnitzer" sehr schnell erkannt werden, da Instabilitäten durch das Materialmodell ausgeschlossen werden können. Im Fall des Elastomers einfach einen entsprechenden Sekantenmodul für den zu erwartenden Dehnungsbereich definieren.

4.) Bei Konvergenzproblemen zu Beginn des Solverlaufs habe ich schon sehr gute Erfahrungen mit einem progressiven Lastverlauf gemacht, so dass der erste Substep im Hunderstel-mm bzw. mN-Bereich angesetzt wird. Sobald das System nach den ersten Steps stabilisiert ist, kann die Last stärker erhöht werden.

5.) Wenn eine größtenteils unbestimmte Problemstellung gelöst werden soll, bei dem der PCG-Solver viele Iterationen zum Erreichen des Konvergenzkriteriums benötigt, würde ich stattdessen den direkten Sparse-Solver verwenden, welcher ohne einen initalen, "erratenen" Startwert auskommt, sondern das Gleichungssystem direkt löst.
Der direkte Solver benötigt allerdings wesentlich mehr Speicher, was bei der Größe deines Berechnungsfalles aber keine bedeutende Rolle spielen sollte.

Viel Erfolg,
Johannes

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