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Hallo Leute,

Ich arbeite gerade zum ersten mal mit ANSYS und komme bei einem Problem nicht weiter.
Ich untersuche zur Zeit eine dünnwandige Hohlkastenstütze auf Beulen und Knicken.
Durch eine Modalanalyse weiß ich, dass mein Träger ab einer Frequenz von ca 3,3 1/s global instabil wird. Mein Ziel ist es, durch eine Beulanalyse eine Eigenform zu erhalten, wo die Stütze beult und knickt. Das heißt ich muss mit der Beulanalyse in einen Frequenzbereich von 3,3 kommen. Ich habe bereits versucht eine Beulanalyse mit 100 Eigenformen zu berechnen, allerdings sind die Frequenzabstände so gering, dass ich gerade mal an eine Frequenz von ca. 0,2 1/s komme.
Gibt es eine Möglichkeit die Analyse so einzustellen, dass eventuell erst bei einer höheren Frequenz begonnen wird?
Oder hat jemand einen Vorschlag, wie ich an meine Eigenform (Knicken und Beulen in einem) komme um die später als Vorimperfektion auf meine Stütze aufzubringen?
Ich arbeite mit der Version 13.0. Mein Profil besteht aus dem Element Shell181.Ich hoffe ich habe keine wichtigen Angaben vergessen.
Über Antworten würde ich mich sehr freuen. Vielen Dank schonmal im voraus.

Lieben Gruß 

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Moin

was meinst Du mit Frequenz bei der Beulanalyse? Du rechnest die Vielfachen Deiner im Vorlauf aufgebrachten Last aus bei der Beulen / Knicken auftritt. Das hat nun gar nichts mit einer Frequenz zu tun.
Ich würd erst mal etwas tiefer in die Theorie einsteigen -  ich empfehle dabei die Literatur von Ebner der in Aachen gelehrt hat : www.ilb.rwth-aachen.de/LITERATUR/veroeff.html  , Erscheinungsjahr 1952 ff .

Gerd

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CF-S_mitES_1.BF(2).png Modal_1.png

Hallo,

erstmal Danke für die schnelle Antwort.
Ich habe mal ein Bild meiner Stütze im ausgebeulten Zustand und eins der geknickten Stütze angehangen. Wie man auf den Bildern sieht entsteht die Beulform bei einer Frequenz von 0,0647 Hz und Knicken tritt bei einer Frequenz von 3,365 Hz ein. Was ja auch Sinn macht. Ich habe jetzt daraus geschlussfolgert, dass ich bei einer Frequenz von 3,365 meiner Beulanalyse eine Eigenform aus Knicken und Beulen erhalten müsste (Beulen tritt vor Knicken ein, Knickt die Stütze, sind folglich auch Beulen vorhanden). Aus deiner Antwort "Du rechnest die Vielfachen Deiner im Vorlauf aufgebrachten Last aus bei der Beulen / Knicken auftritt" werden ich leider nicht ganz schlau. Für eine Beulanalyse gibt man lediglich eine Einheitslast auf aus der sich dann meine Beullast ergibt. Mein Ziel ist es aber, diejenige Beulform zu finden, wo Knicken und Beulen zusammen auftritt um diese dann durch den Befehl UPGEOM als Vorimperfektion auf meine Stütze aufzubringen. Anschließend soll mit der vorverformten Stütze ein Traglastversuch nachgestellt werden. Die Literatur werde ich mir am Montag besorgen, danke 

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Moin,

so, Du hast eine Modalanalyse durchgeführt,die gehört ganz klar zur Ermittlung der Eigenschwingformen eines Systems. Und dort werden auf die Eigenfrequenzen eines Systems ermittelt. Was zum Teufel hat das mit einer Beulanaylse zu tun? Die wird bei Ansys unter dem Stichwort Eigen Buckling behandelt (abgehen von der ganzen Physik hinter dem Thema)
So, und jetzt erspare ich mir weitere Kommentare und ich denke Du solltest jetzt mal wirklich Grundlagen büffeln. Ein Programm ersetzt nicht den eigenen Kopf.

Gerd

Nachtrag:  Angesichtes der vom Programm ermittelten Eigenfrequenzen von 0.067 Hz (=Schwingzeit von 14 sec)in den Feldern solltest Du Dich auch mal fragen ob Deine Eingabewerte überhaupt richtig sein können und ob das Rechenmodell in Ornung ist - beides mehr als unwahrscheilich.

[Diese Nachricht wurde von smittytomcat am 20. Aug. 2011 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von smittytomcat am 20. Aug. 2011 editiert.]

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Hi,

@smittytomcat -> JBX rechnet richtig, von der Eigenform bzw. -Frequenz kommt man zur Knicklast, zunächst solltest du mal die Theorie von Ansys lesen...

@JBX mir kommt deine Knicklast zu klein vor - ich habe die Erfahrung gemacht Alles in der Dynamik in ANSYS in m-kg-s-Einheiten zu rechnen, wenn es bei dir so ist dann schon mal O.K.
Und du hast bestimmt die erste Knicklast "von Hand" abgeschätzt!? - Passen die Werte überein?

Wenn die erste Knicklast mit der linearen Knickanalyse mal mir der Theorie passt...
Dann solltest du zur Nichtlinearen mit "initial Imperfections" gehen und die Erste mit der gegenchecken...

good luck

 

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@lyra: wo im Theoriemanual von Ansys finde ich das so beschrieben?

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@smittytomcat

im "Structural Analysis Guide" unter "Buckling Analysis"

viel Spass

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Zitat:

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Original erstellt von JBX:
Mein Ziel ist es aber, diejenige Beulform zu finden, wo Knicken und Beulen zusammen auftritt um diese dann durch den Befehl UPGEOM als Vorimperfektion auf meine Stütze aufzubringen.

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Warum machst du dann eine Modalanalyse?

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@lyra, das hast Du ja dann richtig gefunden, aber wo stet dort etwas darüber das dort Eigenfrquenzen ermittelt werden?

Ich füge mal den Text aus der Hilfe hier ein:

17.5.2. Description of Analysis
This analysis type is for bifurcation buckling using a linearized model of elastic stability. Bifurcation buckling refers to the unbounded growth of a new deformation pattern. A linear structure with a force-deflection curve similar to Figure 17.4: "Types of Buckling Problems"(a) is well modeled by a linear buckling (ANTYPE,BUCKLE) analysis, whereas a structure with a curve like Figure 17.4: "Types of Buckling Problems"(b) is not (a large deflection analysis ( NLGEOM,ON) is appropriate, see Large Rotation). The buckling problem is formulated as an eigenvalue problem:

( [k]* λi*[S] )* ψi  = 0  (17–90)

where: [K] = stiffness matrix 
[S] = stress stiffness matrix 
λi = ith eigenvalue (used to multiply the loads which generated [S]) 
ψi = ith eigenvector of displacements,,

so, und aus dieser Formulierung geht ganz klar hervor das dort die Eigenwerte  λi  ermittelt werden die aus dem voreingeprägten Spannunsgzustand resultieren.

Gerd

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@smittytomcat

du schreibst

Zitat:

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so, Du hast eine Modalanalyse durchgeführt,die gehört ganz klar zur Ermittlung der Eigenschwingformen eines Systems. Und dort werden auf die Eigenfrequenzen eines Systems ermittelt. Was zum Teufel hat das mit einerWas zum Teufel hat das mit  Beulanaylse zu tun?

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und dann schreibst du

Zitat:

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so, und aus dieser Formulierung geht ganz klar hervor das dort die Eigenwerte  λi  ermittelt werden die aus dem voreingeprägten Spannunsgzustand resultieren.

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Ab hier beisst sich die Katze in den Schwanz bei dir - ich muss nicht darstellen was Eigenwerte einer Matrix
mit Eigenfrequenzen zu tun haben (Determinante einer Matrix zu Null, chrakteristisches Polynom...)

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@lyra: Ist bei Dir der Begriff Eigenwert in einem Eigenwert-Problem nur mit einer Frequenz besetzt?
      Sorry, aber Du verweist auf die Ansys-Hilfe, aber irgendwie scheinst Du selbst nicht gelesen zu haben was
      dort über das Eigentwert-Problem Beulen geschrieben wird.

So, ich werde mich zu diesem Unsinn und Halbwissen nicht weiter äußern.

Gerd
     

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Schade, dass mein Problem hier zu solchen Reiberein führt. Ich dachte eigentlich es handelt sich hier um eine Kleinigkeit die mir jemand mit Ansys Erfahrung schnell lösen kann. Trotzdem Danke für den Einsatz!

@lyra:Ich rechne mit mm-t-N-s Einheiten. Da meine Berechnungen auf Versuchen beruhen kann ich diese gut vergleichen. Die Werte passen sowohl mit meiner Handrechnung als auch mit den versuchen überein (es handelt sich um ein 4 mm dickes Hohlkastenprofil mit einer Länge von 5000 mm). Eine Eigenwertbeulanalyse habe ich gemacht, allerdings beult meine Stütze ohne zu knicken. Und genau das ist mein Problem.

Gruß

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@Meijer: Die Modalanalyse habe ich lediglich zu Kontrolle gemacht, ob meine Geometrie und insbesondere die Randbedingungen stimmen.

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Klar geht das ganz schnell, aber erst ab Punkt 6 wird die Sache wirklich interessant;-)

1. modell
2. statische lösung, pstres - analyse benötigt stress stiffness matrix, einheitslasten aufbringen, !constraints=0!
3. eigenwerte berechnen --> beullastfaktoren

Hinweis:
eigenvalues represent scaling factors for all loads. if loads constant (for example, self-weight gravity loads), other loads variable (for example, externally applied loads), ensure that the stress stiffness matrix from the constant loads is not factored by the eigenvalue solution: iterate eigensolution until eigenvalue becomes 1.0 by adjusting the variable loads.

/SOLU
PSTRES,ON
EQSLV,
SOLVE
FINISH

/SOLU
ANTYPE,BUCKLE
BUCOPT,LANB,10
SOLVE
FINISH

/SOLU
expass,on
mxpand,10,,,yes
outres,all,all
solve
finish

/POST1
/ESHAPE,1
SET,LIST
SET,1,1
PLDISP,2
FINISH

4. Aufbringen der beuleigenform - upgeom (d/300 o.ä.). Andere denkbare möglichkeiten: kleine Temperaturlasten oder einige Elemente mit Material von geringfügig anderenm Emodul.
5. Aufbringen der belastung, materialnichtliniearitäten etc.
6. nichtlineare rechnung

/PREP7
UPGEOM,0.3,1,1,file,rst
finish
/solu
d,f,sf....etc.
finish

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Also bis Punkt 4 bin ich genauso vorgegangen und genau da ist mein Problem. Ich bringe ausschließlich meine Beuleigenform auf und mache anschließend meine nichtlineare Berechnung. Ich möchte aber eine Eigenform aus Knicken und Beulen als Vorimperfektion aufgeben. Auf die durch Knicken und Beulen "vorbelastete" Stütze werden Eigenspannungen und die Belastung aufgebracht.

Oder hab ich da was übersehen?

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Noch kurz zu Gerds berechtigten Einwand:
Die Modalanalyse löst ein dynamisches Problem, d.h. die Massenmatrix geht in die Bestimmung der Eigenfrequenzen und Vektoren mit ein.
Die Beulanalyse löst zwar ebenso ein Eigenwertproblem, allerdings werden hier nur Vorspannungen und die Steifigkeitsmatrix betrachtet die Massenmatrix fehlt.

Einen Vergleich beider Ergebnisse halte ich ebenso für absurd!

[Diese Nachricht wurde von tobster am 25. Aug. 2011 editiert.]

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kann ich denn meine Eigenform der Modalanalyse als Vorimperfektion auf meinen Querschnitt aufbringen wie ich es bei der Beulanalyse mit dem UPGEOM Befehl mache?

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Noch kurz zum OT zurück:

ich zitiere aus der Hilfe:

Number of Modes: You need to specify the number of frequencies of interest. The default is to extract the first 6 natural frequencies. The number of frequencies can be specified in two ways:
The first N frequencies (N > 0), or
The first N frequencies in a selected range of frequencies.

Damit ist die Lösung in der Hilfe (wie auch immer) dokumentiert.
Generell lässt sich bei Eigenwertanalysen bei bestimmten Solvertypen ein Offset der Eigenfrequenzen eingeben. Der entsprechende Solver selbst findet immer die betragsmäßig kleinsten Frequenzen.

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Zitat:

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Original erstellt von tobster:
Noch kurz zu Gerds berechtigten Einwand:
Die Modalanalyse löst ein dynamisches Problem, d.h. die Massenmatrix geht in die Bestimmung der Eigenfrequenzen und Vektoren mit ein.
Die Beulanalyse löst zwar ebenso ein Eigenwertproblem, allerdings werden hier nur Vorspannungen und die Steifigkeitsmatrix betrachtet die Massenmatrix fehlt.

Einen Vergleich beider Ergebnisse halte ich ebenso für absurd!

[Diese Nachricht wurde von tobster am 25. Aug. 2011 editiert.]

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Macht physikalisch keinen Sinn, deshalb glaube ich nicht, dass dies möglich ist. (Glauben heißt nicht wissen, vielleicht gibts ja irgendwelche Workarrounds von Leuten die gerne unphysikalisch arbeiten)

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gut danke, dann werde ich mein Problem irgendwie anders angehen müssen! 

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