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coupled_analysis_seperates_databases_tables_multiframe.txt

Hallo zusammen

In einer gekoppelten (struct/ thermal) Berechnung, sollen die Knotenverschiebungen mittels UPGEOM als Anfangszustand auf das thermische Modell übertragen werden. Leider funktioniert dass nur im ersten Schleifendurchlauf (Listing liegt dem Anhang bei).

Ich rechne erst einen struct LoadStep, hole mir aus dem die Dehnungen, die dann per Rechnung in eine heat generation rate umgewandelt werden. Der nächste Berechnungsschritt besteht dann aus einem thermalen LoadStep, wobei hier mittels BF die heat rate aufgetragen und berechnet wird. Am Ende kommt dann eine neue Temperatur heraus, die mittels LDREAD im zweiten struct LoadStep drauf kommt.

Das ganze läuft in einer Schleife ab, bis dahin auch alles ohne Probleme. Jedoch nicht UPGEOM!!!
Vielleicht hattet ihr das selbe oder ein ähnliches Problem und könnt mir helfen?

Danke,

uwe

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Zwei Fragen: Haben die Verformungen einen Einfluss auf das Wärmeleitproblem? Also ändert sich die Oberfläche deines Bauteils so stark, dass du einen großen Fehler machst, wenn du die Konvektionsrandbedingungen am unverformten Modell aufbringst? Etwas seltsam ist auch, dass du trotz nichtlinearer Kinematik nur ein linearelastisches Materialmodell definierst...
Und warum nutzt du nicht die thermomechanische Kopplung, die ANSYS anbietet? Ich bin mir nicht sicher, ob und inwiefern es vordefinierte Materialmodelle in ANSYS gibt, die Entropierate und Wärmekapazität liefern können, aber zumindest kann man ein einfaches elastisches Materialmodell (wie du zu benötigen scheinst) sicher ohne weiteres auch mit Koppelgrößen in die Materialbenutzerschnittstelle implementieren. Und wenn das nicht funktioniert, ist ANSYS definitiv das falsche Programm, um dein Problem zu lösen. Alternative: MSC.Marc kann das.

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Hallo ChristophN

Zu Ihrer ersten Frage: Wenn die sequentielle Kopplung steht, soll ein nichtlineares Materialmodell eingefügt werden. Bestehende Materialdaten sind drin, um das Konzept zum laufen zu bringen.

Ich bin mir nicht sicher, ob ich Ihre zweite Frage richtig verstanden habe, versuchs einfach mal zu beantworten: Nach meiner Logik ensteht durch eine zyklische Dehnung und Kontraktion eine Energie, die sich als Wärmeinhalt (Hysterese) und nun einen Temperaturanstieg niederschlägt. Ich bin mir nicht sicher, ob es nun reicht an einem unverformten thermischen Modell eine heat generation rate aufzutragen, die dann in eine Temperatur umgerechnet wird. Die heat generation rate berechne ich aus den Dehnungen durch Q=pi*f*epsilon2*verlustmodul.

Ich hoffe Ihre zweite Frage richtig verstanden zu haben?

Beste Grüße,

uwe

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Du kannst mich gern auch duzen, ich bin noch jung.
Zwischen dem mechanischen Feld und dem Temperaturfeld bestehen ganz bestimmte Kopplungen. Welche das sind, kann man beispielsweise in dem Buch von Horst Parisch, Festkörper-Kontinuumsmechanik nachlesen (übrigens insgesamt sehr zu empfehlen!). Dort steht drin, dass die Wärmeleitung nicht durch die Verschiebungen beeinflusst werden, (zumindest nicht bei deformationsunabhängiger Wärmeleitfähigkeit). Das mechanische Feld beeinflusst durch die Verformung (also durch das, was du mit UPGEOM erreichen möchtest) ausschließlich die Grenzen deines Körpers, dadurch verändern sich die Konvektionsrandbedingungen. Wenn du sagen kannst, dass die Berandung deines Körpers durch die Deformation nicht stark verändert wird, kannst du UPGEOM weglassen.
Zu dem Rest: Ich habe deine Formel noch nie gesehen, die sieht mir aber auch nicht nach Kopplung aus. Ein wirklich thermomechanisch gekoppeltes Materialmodell stellt die Entropie und die Dissipation (=Entropieproduktion*Temperatur*Dichte) zur Verfügung. Durch die Entropie kann man thermo- und entropieelastische Effekte beschreiben, durch die Dissipation eben die dissipativen Effekte. Es gibt einige Literatur zu dem Thema, beispielsweise:
Lion, Thermomechanik von Elastomeren
Heimes, Finite Thermoinelastizität
Parisch, Festkörper-Kontinuumsmechanik
Haupt, Continuum Mechanics and Theory of Materials
Jetzt ist die Frage, ob ANSYS ein Materialmodell zur Verfügung stellt, das Entropie und Dissipation zurückgibt. Wenn nicht, dann müsstest du ein eigenes über die Materialbenutzerschnittstelle implementieren.

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Hallo ChristophN

Entschuldige für die verspätete Antwort, hat sich als schwieriger herausgestellt ein öffentlich zugängliches Dokument zu finden, in dem die heat generation in meinem Fall kurz und knackig beschrieben wird. Darum möchte ich dich bitten volgendes Dokument auf Seite 9 unteres Drittel aufzuschlagen.

LINK: http://web.mit.edu/roylance/www/UTL.pdf

Hier wird kurz beschrieben, was die Q-Formel für eine Bedeutung im speziellen Fall hat. Aus diesem Grund bin ich mir auch nicht sicher, ob Wärmeleitung überhaupt das Thema ist. Vielmehr soll die ERSTMAL vernachlässigt werden. Es geht nur um die reine Energiefreisetzung aus den Dehnungen heraus.
Aus diesem Grund denke ich schon, dass die Knotenverschiebungen als Eingangsgröße in das thermische Modell übetragen werden sollten und dies als wichtig betrachtet werden sollte.

Vielen Dank und beste Grüße,

Uwe

p.s.: Vielleicht gibt es unabhängig vom vorliegenden Diskurs zum thermischen Problem einen Ansatz mit Hilfe von UPGEOM zyklisch Knotenverschiebungen nicht nur im ersten Schleifendurchgang erfolgreich zu übertragen?

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Zitat:

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Original erstellt von uwestreiber:
Es geht nur um die reine Energiefreisetzung aus den Dehnungen heraus.

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Das wird in der Fachliteratur als Dissipation bezeichnet, das ist der Anteil, der an mechanischer Energie verloren geht. Es gibt auch noch andere Phänomene, die eine "heat-generation-rate" erzeugen, jedoch nicht dissipativ sind (thermo- und entropieelastische Effekte).

Zitat:

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Original erstellt von uwestreiber:
Aus diesem Grund denke ich schon, dass die Knotenverschiebungen als Eingangsgröße in das thermische Modell übetragen werden sollten und dies als wichtig betrachtet werden sollte.

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Die Beachtung der Dissipation hat nichts mit der Notwendigkeit der Aktualisierung der Konfiguration deines Körpers zu tun!
Wenn du keine Wärmeleitung beachten möchtest, benötigst du keine FE-Berechnung für das Temperaturfeld. Aus der partiellen DGL für das Wärmeleitproblem wird bei Weglassen des Wärmeleitterms eine gewöhnliche DGL für die Temperatur, die kann man für jeden Materialpunkt separat lösen, dazu benötigt man keine finiten Elemente.
Ich möchte nicht noch weitere Kritik üben. Da es eine wissenschaftliche Arbeit werden soll, würde ich auch wissenschaftlich vorgehen und die von mir vorgeschlagene Literatur verwenden. Nur bei Thomas Heimes ist Vorsicht geboten, der hat die CLAUSIUS-DUHEM-Ungleichung falsch ausgewertet. Bei Verwendung der Q-Formel machst du dich sehr angreifbar, das ist ganz sicher nicht mehr Stand der Wissenschaft! Außerdem musst du dir bei der Unsicherheit, die durch die Verwendung der Q-Formel in dein Berechnungmodell eingebracht wird, keine Gedanken über die Aktualisierung der Konfiguration machen.
Bei deinem eigentlichen Problem kann ich dir leider nicht weiter helfen.
Viele Grüße und noch viel Erfolg wünscht
Christoph

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Ich danke dir trotzdem rechtherzlich und sehe hiermit den Beitrag als geschlossen an.

Beste Grüße,

uwe

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