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ModellMaterialverbund.zip

Hallo lb. ANSYS-User,

ich habe ein Berechnungsproblem, das auf den ersten Blick einfach erscheint, aber nicht ist. Jedenfalls konnte mir selbst CADFEM keine befriedigende Lösung zeigen.

Es geht um ein Edelstahlrohr, an das ein Kupferblech angeschweisst werden soll. Das Rohr selbst kann sich axial bewegen, ist also nicht fest eingespannt, radial wird es abgestützt. Nun wird alles gleichmäßig abgekühlt, wodurch es durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von CU und Edelstahl zu (Scher-) Spannungen in der Naht und zusätzlichen Biegespannungen kommen sollte, da es sich ja im Grunde um eine Art "Bimetall-Effekt" handelt.

Der Kontaktbereich ist MPC, die errechneten Spannungen in ANSYS sind sehr hoch, selbst in der Mitte der Naht (wenn man davon ausgeht, daß am Rand Singularitäten auftreten). Da diese unrealistischen Spannungen dort auch nicht auswertbar sind (laut Cadfem), dachte ich an eine grobe analytische Berechnung, leider sind auch die Reaktionskräfte dazu unrealistisch und somit unbrauchbar.

Gibt es überhaupt eine Möglichkeit (Formel) die Vergleichs- bzw. Schub-und Biegespannungen hier auszurechnen?

Mit freundlichem Gruß
Holger

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WarmespannungenMaterialverbund.jpg

Ergänzung:

Hier noch eine kleine Skizze mit den Randbedingungen zum besseren Verständnis.

Gruß

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Wie groß sind die Spannungen? über die Fließgrenze?

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Grüße, Moe

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Hallo Moe,

ja, die max. Spannungen liegen in den Randbereichen der Kontaktfläche zwischen Kupfer-Platte (Naht) und Edelstahlrohr über der Fließgrenze. Aber selbst wenn man die Nahtenden bei der Auswertung nicht berücksichtigt, gibt es relativ hohe Spannungen in x und y Richtung was wohl mit der Rohrschrumfung (radial in x-z) und axial (y) zusammenhängt. Es gibt auch analytische Formeln, die z.b. bei Sandwich-Strukturen horizontale Spannungen in den Übergangs-/Kontaktstellen berechnen, das gilt aber oft nur für ebene Platten und dann für 3 Lagen, um Biegeeffekte zu vermeiden (wäre sonst eine Art Bimetall).

Danke fürs Lesen vielleicht hat ja jemand einen Tip oder eine passsende analytische Formel parat, da ich nicht den seltsamen ANSYS Ergebnissen wenig vertrauen kann.

Gruß Holger 

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Hi Holger_S

Berücksichtigst du die nichtlinearen Materialverhalten v.A. plastische Deformation?

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Grüße, Moe

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Hallo,

nein, das ist ein Modell mit linear-elastischem Materialverhalten.

Gruß
holger

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In dem linearen Modell sind Dehnungen und Spannungen proportional. Dein Modell berücksichtigt nicht, dass nach einer bestimmten Dehnung die Spannungen nicht mehr steigen. Es kann der Grund der unrealistisch hohen Spannungen sein.

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Grüße, Moe

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