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ViertelmodAusgangszustand.jpg Viertelmodgestaucht.jpg

Hallo Zusammen,

ich beschäftige mich im Moment mit dem Verhalten von Elastomeren in Ansys WB 12.1 .
Im Moment versuche ich einen 25mm langen Prüfkörper um 50% zu stauchen (implizite Berechnung).

Dieser Körper beult bei ab ca 9mm Stauchung und bricht die weitere Rechnung (vermutlich wegen Selbstkontakt ab. In der Realtität verhält sich der Prüfkörper analog. Mich interessiert aber was nach dem knicken weiter passiert.

Letzte Lösungsinfo:

"*** ERROR ***                          CP =      77.141  TIME= 15:26:17
One or more elements have become highly distorted.  Excessive         
distortion of elements is usually a symptom indicating the need for   
corrective action elsewhere.  Try incrementing the load more slowly   
(increase the number of substeps or decrease the time step size).  You 
may need to improve your mesh to obtain elements with better aspect   
ratios.  Also consider the behavior of materials, contact pairs,       
and/or constraint equations.  If this message appears in the first     
iteration of first substep, be sure to perform element shape checking. 

*** WARNING ***                        CP =      77.141  TIME= 15:26:17
The unconverged solution (identified as time 1 substep 999999) is     
output for analysis debug purposes.  Results should not be used for   
any other purpose.                                                     

        R E S T A R T  I N F O R M A T I O N

REASON FOR TERMINATION. . . . . . . . . .ERROR IN ELEMENT FORMULATION"

Auch wenn ich die Belastung händisch auf50 Steps verteile bricht er mit dem gleichen Fehler ab.

Aktiviere ich das Kontakttool und markiere den Körper bricht die Rechnung früher ab und ich kann gar keine Lösungen anschauen.

Als Netz verwende ich Hex Dominant mit Verfeinerung im Bereich der Knickstelle.

Das Netz erstellt Ansys dann komplett aus SOLID285

Habt Ihr mir eine Idee wie ich die Rechnung auch nach dem knicken noch weiter laufen lassen kann? Wäre echt um jeden Tipp dankbar!

Beste Grüße

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Dein Modell ist durch die genutzten Symmetriebedingungen gar nicht in der Lage, ein Ausknicken darzustellen. Der Fehler kommt also nicht durch eine Instabilität sondern durch ein hochverzerrtes Element aufgrund der großen Deformationen.

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Danke für den Anstoß,

aber ich habe die Symmetrie nur auf den beiden inneren Flächen aufgegeben. Das Ausknicken soll an der freien Fläche statfinden und das tut es ja, wie man auf dem zweiten Bild sieht auch.

Oder habe ich dich da missverstanden?

P.S.: Auch wenn ich mit dem Vollkörpermodell rechne bricht er ca. an dieser Stelle ab.

[Diese Nachricht wurde von enMasse am 24. Nov. 2010 editiert.]

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Wenn du deine Symmetrierandbedingungen setzt, werden die Verschiebungen an den Symmetrieflächen in Normalenrichtung zu Null gesetzt, eine Bewegung in Knickrichtung wird also unterbunden. Wenn du ein Ausknicken simulieren möchtest, musst du ein Halbmodell verwenden. Natürlich hast du bei deinem jetzigen Modell aber noch eine Symmetrie vernachlässigt, du könntest also ein Modell bauen, das genauso viele Freiheitsgrade hat, jedoch ein Ausknicken darstellen kann. Das Knicken, das du in dem zweiten Bild erkennen kannst, sehe ich nicht...
Und natürlich werden auch bei einem Vollmodell die Elemente in der Mitte sehr stark verzerrt, so dass es auch dort zu Konvergenzproblemen kommen wird. Die Konvergenzprobleme kannst du umgehen, indem du Elemente mit besserem Aspektverhältnis verwendest, jetzt sind deine Elemente schon am unverformten Modell sehr breit und nicht sehr hoch. Durch die Deformation werden die Elemente nur noch breiter und weniger hoch, bis sie irgendwann eines der Elementgeometriekriterien verletzten und ANSYS aussteigt. Also: erstelle höhere und weniger breite Elemente, dann könnte es schon besser funktionieren.

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Das mit der Symmetrie kann ich leider immernoch nicht nachvollziehen. Evtl. reden wir aber auch nur aneinander vorbei. Werde Morgen mal Bilder hochladen die das etwas verdeutlichen.

Kannst Du mir sagen wie ich die Länge zu Breite Verhältnis bei Ansys WB änderen?

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3dViertelmod.jpg 3dVollkoerper.jpg

Jetzt nochmal zur verdeutlichung des Modells:
Vollkörper stellt den echten Prüfkörper dar.

Viertelmod habe ich modelliert um Rechenzeit zu sparen.
Die Symmetriebedingung habe ich folglich an den zwei Schnittkanten aufgebracht.

Passt soweit oder?

[Diese Nachricht wurde von enMasse am 26. Nov. 2010 editiert.]

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pure-penalty.jpg Lagrange.jpg

Anbei das ausknicken, je nach Algorithmus.
Das knicken findet ganz plötzlich statt und dann erfolgt auch sofort der Abbruch.

Hat mir jemand ne Idee?

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Zitat:

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Original erstellt von enMasse:
Passt soweit oder?

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Nein, dieses Modell kann kein Ausknicken darstellen, du musst mindestens ein Halbmodell verwenden. Allerdings hast du die Symmetrieebene y = 0 noch nicht beachtet, dort kannst du eine weitere Symmetriebedingung definieren (und so mit der gleichen Elementanzahl wie bisher rechnen).

Zitat:

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Original erstellt von enMasse:
Anbei das ausknicken, je nach Algorithmus.

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Ich sehe kein Knicken, nur hochverzerrte Elemente. Wie sollte denn dein "Knicken" an einer realen Struktur aussehen? Vielleicht verdeutlichst du dir nochmal, was denn Ausknicken überhaupt bedeutet.

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Hi ChristophN, danke für die schnelle Antwort.

Ah, jetzt verstehe ich (hoffentlich)wo das Kommunikationsproblem liegt.

Ich meinte mit ausknicken nicht das knicken im Sinne eines Knickstabes, sondern lediglich eine scharfe Faltenbildung an der Oberfläche des Probekörpers.

Diese Faltenbildung findet auch in der Realität statt.

Für die Falte reicht aber das Viertelmod. oder?

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Zitat:

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Original erstellt von enMasse:
Für die Falte reicht aber das Viertelmod. oder?

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Dafür reicht sogar ein axialsymmetrisches Modell aus. Das kannst du dann beinahe beliebig fein vernetzen und damit bist du definitiv schneller, besser und hast weniger Probleme 

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Das gleiche versuche im Moment parallel auch axialsymmetrisch. (2D-axialsymm)
Dort bricht er aber auch schon knapp vor 9mm Stauchung ab.

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Rechnest du mit LSDyna?

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mit besten Grüßen
with kind regards

knotho

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nein, rechne implizit in ansys.

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Kontaktfalten.PNG

Hallo,

das Wichtigste vorweg: Dein Falt-Problem ist durchaus in den Griff zu bekommen. Ich habe mich in der letzten Zeit mit ähnlichen Berechnungsfällen beschäftigt und konnte diverse real auftretende Faltstellen recht zuverlässig reproduzieren.

Ich habe dir mal ein Bild einer erfolgreich durchgelaufenen Rechnung anghängt, bei dem du so ein Falten siehst.

Folgende Einstellungen haben sich bei mir hinsichtlich der Konvergenz bei Eigenkontakt positiv hervorgetan:

Die Angabe nach den '//' würde ich nur wählen, wenn es mit den "normalen" Einstellungen noch nicht klappen sollte.

1. Kontakteinstellungen
1.1 Kontaktbehandlung:                          Versatz hinzufügen, lineares Ansteigen (Effekte)
1.2 Kontaktsteifigkeit aktualisieren:          Bei jedem Iterationsschritt // Bei jedem Iterationsschritt (hochwertig)
1.3 Zeitschrittsteuerungen                        keine // Stoßzwangsbedingungen verwenden
1.4 Kontakfläche trimmen (Beta-Option)    Programmgesteuert // aus       

2. Netzeinstellungen
Darauf achten, dass das Netz an der Oberfläche verglichen mit dem des Volumenkörpers nicht unverhältnismäßig fein ist --> schlechtes Aspektverhältnis. Hier ist mein Beispielbild eigentlich kein gutes Beispiel, hier ist die Elementqualität an der Kontaktfläche nicht ganz optimal.
Zur Vernetzung also lieber Verfeinerungen verwenden oder eine konkrete Netzgröße per Einflussbereich auf den Volumenkörper beziehen.

3. Art der Rechnung
Eine 2D-Rechnung ist im Knickfall einer 3D-Rechnung immer vorzuziehen. Beim Import einer 2D-Geometrie auf deren Dicke achten (unter den Geometrieeigenschaften), standardmäßig steht diese bei mir beim Import aus SolidWorks 2008 auf 1000 mmm, was viel zu viel ist und eine schlechte Konvergenz nach sich zieht. Die Dicke am besten so wählen, dass das Element-Seitenverhältnis zwischen der Kantenlänge auf der 2D-Ebene und der Dickenrichtung an der voraussichtlichen Knickstelle nicht größer als 1:10 ist.

Hoffe, das bringt dich schon mal etwas weiter.

Viel Erfolg!

Grüße
Johannes

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Hi Johannes,

vielen dank für die ausführliche Antwort und die konstruktiven Vorschläge!
Werde das ganze kommende Woche versuchen und Bericht erstatten.

Schönes WE!

Sebastian

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