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Hallo zusammen!

Ich habe das Problem, dass ich mit Ansys WB ein Gummidichtung statisch untersuchen soll. Zunächst wird die Dichtung zwischen 2 Platten gelegt, die dann um einen bestimtmen Betrag zusammenfahren. Aufgrund dieser Verschiebung interessieren mich dann die Verfomungen / Spannungen / resultierenden Kräfte der Dichtung.

Hierzu habe ich nun 2 Fragen:

1.) Ich hätte das CAD-Modell so aufbereitet, dass die Dichtung quasi mit "Übermaß" modelliert ist. Anschließend hätte ich versucht die Dichtung auf das gleiche Maß wie die Platten zu bekommen und aufgrund dieser Einstellung meine Ergebnisse auszulesen. Ist dieses Vorgehen so sinnvoll / in Ordnung?

2.) Das Materialverhalten von Gummi bereitet mir eine Kopfschemrzen. Da ich bisher noch nie mit diesem Werkstoff zu hatte bin ich über ALLE Informationen diesbezüglich dankbar.

Über zahlreiche Antworten freue ich mich sehr!

Gruß

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Hallo

ich bin zwar leider auch kein Experte sondern ein Leidensgenosse bezüglich der kopfschmerzen mit Gummi, da ich aber schon ein bisschen voran gekommen bin kann ich vielleicht trotzdem ein paar Tipps geben.

Für Gummi sollte man ein hyperelastisches Materialmodel verwenden.

Um ein Materialmodell für das Gummi zu erstellen sind zwingend Prüfdaten des entsprechenden Gummis notwendig! Zwingend notwendig sind die Daten eines einachsigen Zugversuchs (Spannungs-Dehnungs Kurve), gut ist wenn man auch noch Daten aus einem biaxialen Versuch, eines Scheerversuches hat in deinem Fall vermutlich die eines Volumetrischen Druckversuches hat. Diese Wertetabellen können mit dem CURVE FITTING Tool von ANSYS eingelesen werden und damit die entsprechenden Koeffizienten für die hyperelastischen Materialmodelle berechnet werden. Ansys erwartet die Daten als technische Spannung  (im gewählten Einheitensystem) und technische Dehnung (ohne Einheit).

Für 3D Simulationen ist das Element SOLID285 oder ein vergleichbares zu empfehlen.

Grüße Florian

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Hallo Florian!

Vielen Dank für die schnelle Antwort!!

 

Zitat:

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Für 3D Simulationen ist das Element SOLID285 oder ein vergleichbares zu empfehlen.

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Wie kann ich denn den Elementtyp in der Workbench einsehen oder ggf. umstellen? In Ansys-Classic habe ich leider gar keine Erfahrungen :(.

 

Zitat:

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Für Gummi sollte man ein hyperelastisches Materialmodel verwenden.

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Kann ich denn ganz allgemeint behaupten, dass der Zusammenhang zwischen Verzerrung und Spannung bei hyperelastischen Materialien nicht mehr linear ist? Bei linerarem Materialverhalten (z.B. Stahl) ist diese Linearität (zumindest für kleine Verformungen) ja gegeben.

Ist die Struktur des Gummis verantwortlich für orthtropen Materialeigenschaften? Denn meiner Meinung nach werden die Versuche die du beschreibst ja durchgeführt weil der normale Zugversuch (wie wir ihn alle von Stahl kennen) anscheinend das Materialverhalten nicht ausreichend beschreibt. Liege ich damit richtig?

Nach ein bisschen Internetrecherche bin ich über das Mooney-Rivlin-Modell gestolpert. Hast du (oder jemand anderes) evtl. verständliche Informationen hierzu, ich würde mich gerne in die Theorie dieses Materialsgesetztes einlesen.

Gruß

[Diese Nachricht wurde von ehrenwirth am 17. Feb. 2010 editiert.]

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Es kommt ein bisschen darauf an, was du alles darstellen möchtest. Gummimaterialien weisen typischerweise einen geringen Widerstand gegen Gestaltänderungen auf, gegen Volumenänderungen jedoch einen vergleichsweise großen (und werden deshalb als quasi-inkompressibel bezeichnet). Weiterhin können große Verformungen und Verzerrungen auftreten, ohne dass es zu Schädigungen kommt. Möchtest du das beides physikalisch sinnvoll darstellen, sind hyperelastische Materialmodelle geeignet. Wie der Name schon sagt, handelt es sich dabei um elastische Materialmodelle. Bei technischen Gummiwerkstoffen treten jedoch fast immer auch inelastische Effekte auf (als da z.B. wären: Entfestigungen, bleibende Verformungen nach Belastung, Hyterese), hyperelastische Materialmodelle können sowas nicht beschreiben. Also stellt sich für dich jetzt die Frage: Welche Effekte musst du beachten?
Zur Theorie hyperelastischer Materialien steht etwas in der ANSYS-Hilfe, oder du nimmst einen der Klassiker, "Non-linear elastic deformations" von OGDEN beispielsweise. Fast jede Literatur, die sich mit FEM beschäftigt, behandelt aber zumindest auch kurz dieses Thema.

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Also wenn man auf schon aufbereitets Wissen zurückgreifen möchte, steht in der Dissertation von Dipl.-Ing. Brigitte Westphal–Kay ziemlich viel zu hyperalestischen Materialen und der Verformungsenergiedichtefunktion drin:

Festigkeits– und Verformungsverhalten von Fugendichtstoffen im Kreuzfugenbereich
von Diplom–Ingenieurin Brigitte Westphal–Kay

Wo auch recht viel zum Thema zu finden ist, ist die Diss von Dipl.-Ing. Andreas Grambow:

Bestimmung der Materialparameter gefüllter Elastomere in Abhängigkeit von Zeit, Temperatur und Beanspruchungszustand.

Die beiden Arbeiten haben mir auf jedenfall ziemlich weitergeholfen, als ich mich mit diesem Thema auseinandergesetzt habe.

Und letztendlich kann man auch nochmal im Downloadbreich von axelproducts gucken.

Hoffe das hilft grüße Martin

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Martin Feierabend
Fachgebiet Getriebetechnik
Technische Universität Ilmenau

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