Hallo,
unten angefügt ein Auszug aus einem Tutorial, das Grundlage des "Praxisbuch FEM mit Ansys Workbench" war. Wenn es mehr um die internen Grundlagen geht, liefert die Hilfe zu den Elementen und der "Contact Technology Guide" mehr Hintergrundinfos.
Gruss
CG
Sie sehen am Konvergenzverlauf, ob und wie schnell Sie eine Lösung erwarten können. Konvergiert Ihre Berechnung nicht, prüfen Sie bitte folgende Punkte:
• Sind alle Bauteile gelagert? Ist ein Bauteil komplett frei beweglich, kann dies zu Problemen führen. Erfahrungsgemäß ist dies der mit Abstand häufigste Grund für ein schlechtes Konvergenzverhalten. Prüfen Sie jedes Bauteil in seinen sechs Freiheitsgraden. Vergessen Sie dabei nicht, dass reibungsfrei gelagerte Bolzen sich in axialer Richtung und in Drehrichtung frei bewegen können (unterbinden Sie dies bei Bedarf mit einer externen Verschiebung, die Sie am Pilotknoten nur in axialer und/oder Drehrichtung fixieren; das Verhalten der Lagerung sollte Verformbar sein; andere Freiheitsgrade nicht einschränken).
• Hat jedes nicht gelagerte (fixierte) Bauteil mindestens einen Kontakt? Prüfen Sie dies im Grafikfenster mit Gehe zu/Körper ohne Kontaktflächen im Strukturbaum. Im Strukturbaum werden dann die Bauteile markiert, die keinen Kontakt zu anderen Bauteilen haben.
• Gibt es Bauteile, die nur über abhebende Kontakte definiert sind? Prüfen Sie, ob Sie mit Verbundkontakt oder Keine Trennung arbeiten können.
• Sind Bauteile mit ausschließlich nichtlinearem Kontakt mit einer Kraft belastet, ersetzen Sie diese durch eine angegebene Verschiebung (die Sie nach der Berechnung anhand der sich einstellenden Reaktionskraft wieder anpassen müssen).
• Denken Sie bei der Randbedingung Schraubenvorspannung daran, dass die Schraube für die Berechnung zerteilt wird. Sind die beiden „Hälften“ der Schraube mit anderen Bauteilen in Kontakt? Idealerweise ist der Kontakt zwischen dem Schraubenkopf und dem anliegenden Flansch ein Verbundkontakt, ebenso der Kontakt zwischen dem eingeschraubten Gewindeschaft der Schraube und der Gewindebohrung. Vergessen Sie nicht dafür zu sorgen, dass beide Schraubenenden mit Kontakt versehen sind. Insbesondere bei Schrauben mit Nenndurchmesser und Gewindebohrung mit Kerndurchmesser ist der Abstand der Kontaktpartner zu groß für eine automatische Kontaktfindung. Sorgen Sie dafür, dass die Fläche, auf die die Schraubenvorspannkraft wirkt, NICHT in einer Kontaktdefinition verwendet wird (Schraube selektieren, rechte Maus, Gehe zu/Kontakte für ausgewählte Körper).
• Prüfen Sie, ob Sie bei den abhebenden Kontakten Reibungsbehaftet, Rau und Reibungsfrei die Option Kontaktsteifigkeit aktualisieren auf bei jedem Iterationsschritt eingestellt haben (Ausnahme: Schrauben und Presspassungen). Alternativ können Sie bei sehr weichen Strukturen die Kontaktsteifigkeit manuell einstellen und in Schritten von je einer Größenordnung herabsetzen (0.1, 0.01, 0.001). Kontrollieren Sie in diesem Fall nach der Analyse die Durchdringung im Kontakt.
• Prüfen Sie, ob durch das freie Gleiten bei reibungsfreien oder Keine-Trennung-Kontakten Bauteile frei verschiebbar sind. Stellen Sie evtl. die Kontaktoption auf den entsprechenden Kontakttyp um, der NICHT gleitet, wenn dies für den Anwendungsfall zulässig ist.
• Definieren Sie eine feinere Netzdichte im Kontaktbereich (nicht global).
• Wenn Sie Bauteile haben, die nur mit nichtlinearen Kontakten gehalten sind, die Spalten aufweisen, schalten Sie die Option Versatz hinzufügen um auf auf Berührung anpassen, sodass der Spalt nicht mehr wirksam ist (wenn das für Ihre Analyse zulässig ist).
• Wenn die Konvergenz nicht zu erreichen ist, prüfen Sie, ob die Größe der Last das Problem ist. Evtl. gibt es keinen Gleichgewichtszustand mehr, wenn die gesamte Last aufgebracht wird. Reduzieren Sie die Last testweise um Faktor 10, 100 oder 1000.
• Falls alles nichts hilft: Rechnen Sie Ihre Baugruppe zuerst einmal mit linearen Eigenschaften, z. B. linear-elastischem Material oder nicht abhebenden Kontakten (Verbund, Keine Trennung). Prüfen Sie die Randbedingungen. Stimmen diese? Prüfen Sie die Verformungen, auch und gerade auf große, freie Bewegungsmöglichkeiten einzelner Bauteile oder Baugruppen.
• Denken Sie an die Symmetrie: Sie erlaubt es oft, Bewegung aus dem System zu eliminieren, und verhilft somit zu einem stabileren Verhalten.
• Definieren Sie eine elastische Lagerung mit kleinen Steifigkeitswerten. Prüfen Sie am Ende der Analyse, ob die Reaktionskräfte dort wirklich klein genug sind, dass eine Verfälschung des Systemverhaltens ausgeschlossen werden kann.
Wenn die Berechnung nicht durchgeführt wird
Wenn die Analyse nicht durchgeführt wird, kann dies grundsätzlich zwei Problemklassen als Ursache haben: eine fehlgeschlagene Vernetzung oder eine fehlgeschlagene Berechnung.
Vernetzung
Ist die Vernetzung erfolgreich, ist im Strukturbaum ein grüner Haken bei „Netz“. Wenn nicht, prüfen Sie bitte folgende Punkte:
• Wenn Probleme während der Vernetzung auftreten, kann eine höhere Elementdichte Abhilfe schaffen. Je kleiner die Elemente, desto einfacher ist die Vernetzung für den implementierten Vernetzungsalgorithmus. Setzen Sie den Relevanzwert für das betroffene Bauteil hoch und/oder definieren Sie eine kleinere Elementgröße.
• Wenn Ihnen ANSYS Workbench eine Stelle anzeigt, an der das Vernetzungsproblem auftritt, definieren Sie dort eine kleine lokale Elementgröße (Anhaltswert: ca. zweimal Linienlänge der kürzesten markierten Linie)
• Bei Vernetzungsproblemen, die auf extrem kleine störende Geometrien
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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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