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Hallo zusammen,

ich habe in Ansys Workbench die Vorspannung berechnet, welche durch das Einpressen eines Lagerrings in ein Gehäuse entsteht:

Kontakt zwischen Gehäuse und Lagerring: frictional & symmetric, mit Offset

Das Ergebnis sieht soweit ganz gut aus. Da ich mit diesem Modell (in Summe 4 Lager) auch noch 7 Lastfälle berechne, möchte ich die Berechnungszeit reduzieren.
Dazu würde ich gerne die Lagerringe aus der Geometrie (inkl. der nichtlin. Kontakte) deaktivieren und die entstehende Vorspannung aus dem Einpressvorgang durch einen einfachen Druck auf die Lagersitze "simulieren".
Ich spare mir also das Vernetzen der Lagerringe sowie die zugehörigen nichtlinearen Kontakte.

Allerdings fällt mir keine Möglichkeit ein, wie ich die Höhe des notwendigen Ersatzdruckes "einfach" berechnen kann. Natürlich kann ich den Druck anpassen, das Ergebnis vergleichen, Druck anpassen usw.
Das erscheint mir aber als - nunja - nicht ganz professionell...

Also entweder ich stehe auf der Leitung und die "einfache" Umrechnung des Ersatzdrucks fällt mir nicht ein oder aber es geht nicht so einfach wie ich mir das vorstelle...

Kann mir jemand von Euch einen Tipp geben bzw. von der Leitung runterhelfen 

Danke, Didyer

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Hallo,

ein Buch über Maschinenelemnte zur Hand nehmen und bei zylindrischen Pressverbänden nachschlagen.

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Gregor Stimpel

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Was ist den das entscheidene Element in dieser Konstellation?
Wirklich die Druckbelastung?
Oder doch eher die Steifigkeit durch die angrenzenden Bauteile? Wenn man solche Dinge wie Lager usw. weglässt, würde ich hinterfragen, ob die Ersatzmodellierung alle relevanten Effekte abbilden kann. Und rein aus der verbalen Schilderung glaube ich nicht, dass die Druckbelastung das leisten kann. Kann ja sein ich täusche mich, aber ich würde das nochmal hinterfragen.

Gruss
CG

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Christof Gebhardt

CAD-FEM GmbH
Marktplatz 2
85567 Grafing
Tel. +49 (0) 8092 7005 65
cgebhardt(at)cadfem.de
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PS: Wenn es um Rechenzeit geht:
Vorspannung mit Restart Option rechnen.
Dateien sichern, restarten, Lastfall 1 rechnen,
gesicherte Dateien reaktiveren, restarten+Lastfall 2 rechnen usw.
Wenn es keine Hystere gibt (Reibung, Plastizität...) kann man auch mehrere Lastschritte in Erwägung ziehen.

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Christof Gebhardt

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Hallo nochmal,

vielen Dank schonmal für Eure Antworten.

@ Gregor: Danke für den Hinweis 
Aber der zylindrische Pressverband an sich ist nicht das Problem. Dieser wurde sowohl analytisch als auch FEM-technisch bereits berechnet, die Passung entsprechend ausgelegt und das Lager entsprechend gewählt. Zur worst-case Berechnung die größte Fugenpressung anzunehmen scheint mir auch nicht ganz richtig.

@Christoph:
Das entscheidende Element bei mir ist das Gehäuse - sprich: es sollen die Gehäusespannungen bei unterschiedlichen Lastfällen berechnet und bewertet werden. Ich möchte aber dabei die entstehende Vorspannung an den Lagerstellen durch das Einpressen der Lagerringe berücksichtigen. Die resultierenden Vorspannungen habe ich - wie oben schon beschrieben - schon berechnet. Um Rechnezeit zu sparen möchte ich jetzt aber eben diese Vorspannung nicht mitrechnen sondern durch einen Druck auf die Lagergeometrie im Gehäuse ersetzen.

Da ich ein Ansys-Neuling bin ist mir die beschriebene Vorgehensweise mittels Restart-Reaktivieren-Rechnen nicht bekannt (trotz CADFEM-Einführungs-Seminar    ).

Ich hoffe ich habe mich verständlich ausgedrückt. Für weitere Hinweise/Ideen wäre ich dankbar.

lG, Didyer

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Hallo zusammen,

ich muss meinen alten Beitrag noch einmal hervorkramen.
Ich habe jetzt eine Lösung für mich gefunden, möchte mir aber die Meinung der erfahreneren Personen hier im Forum zu meiner Vorgehensweise anhören:
1.) Ich habe in jeder Lagerstelle ein zylindrisches Koord-Sys. erstellt.
2.) Ich berechne wie gewohnt die Vorspannung mittels offset-Kontakt
3.) Ich werte an der Lagerstelle die resultierenden Normalspannungen im Zyl.-Koord.-system aus
4.) Ich berechne den Mittelwert dieser Normalspannungen
5.) Diesen Mittelwert nehme ich als Ersatzdruck für die Berechnung der weiteren Lastfälle

Wie oben schon beschrieben:
Für das Bauteil ist die Vorspannung nicht das Problem. Ich möchte nur die Anzahl der reibungsbehafteten Kontakte zur Berechnung der Lastfälle reduzieren und die Vorspannung zwar berücksichtigen aber nicht als Kontakt mitrechnen.

Also, was meint ihr dazu?

Danke und lG, Didyer

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Hallo,

tja, ich würde es nicht tun. Das Weglassen verändert die Steifigkeit und die Druckbelastung ist nach meinem Verständnis kein adäquater Ersatz. Aber ich kenne natürlich auch das physiklalische System nicht...
Ich würde mindestens 1x den Abgleich machen, also MIT modellierten LAgern rechnen und dann mit dem oben beschriebenen Ansatz vergleichen. Wenn beides ähnliches Verhalten gibt, alles prima. Wenn nicht... eben MIT LAgern rechnen und einfach mal schauen, WARUM die Analyse lange braucht. Kann man mit anderer Speicherzuordnung, mehr Kernen, verbesserten Randbedingungen noch was rausholen. Gerade der letzte Punkt ist ein oft unterschätzer Beschleuniger (Starrkörperverschiebung vermeiden).

Gruss
CG
PS: Im Übrigen: Wo treten denn die interessanten Spannungen auf? Sind sie weit genug weg, dass die Idealisierung keine Rolle mehr spielt? Diesen Check auch bei passender Gesamtsteifigkeit nicht vergessen.

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Christof Gebhardt

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Hallo Christof,

vielen Dank für Deine Antwort - ich hab schon nicht mehr gerechnet dass sich meinem Thema noch jemand annimmt..
Ich habe den Vergleich zwischen Original- und Berechnung mit "Ersatzdruck" bereits gemacht und die resultierenden Spannungen sind durchaus - in meinem Fall - vergleichbar. Die kritischen Bereiche sind auch nicht in direkter Nähe der Lagerstelle.
Ich werde mir Deinen Rat trotzdem zu Herzen nehmen und die "Zwischenberechnungen" mit dem Ersatzdruck, die finale Auswertung dann aber mit Lagerring und Offset berechnen. Ausserdem werde ich die Randbedingungen noch einmal durchforsten - es gibt ja schon ein paar "weak springs" in meinem System ;-)

Das Modell ist allerdings mit ca. 2,5 Mio. Knoten und 8 Lagerstellen relativ groß, daher auch mein Wunsch nach reduzierter Rechendauer.

Danke jedenfalls für Deine Hinweise,

Gruss, Didyer

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Wenns lange dauert, kann das mehrere Ursachen haben.

z. B.
1. Die Nichtlinearitäten konvergieren schlecht. Meist durch andere Lagerung zu beheben. Da können einige Faktoren drin sein, nicht nur ein paar Prozent.
Als Anhaltswert: Eine "gutartige" Analyse mit Kontakt konvergiert in 10 Iterationen.
20 ist ok. DArüber wirds lästig.

2. Das Modelll hat zuwenig Arbeitsspeicher (pyhsikalisch)

Bei einem gutartigen Modell würde ich erwarten, dass 2.5 Mio Knoten = 7.5 Mio DOF in ca. 15 min mit einer Iteration durch sind, sofern genügend Memory (iterativer Solver, stabile Lagerung). Bei 20 Iterationen wären das 5 h Rechenzeit. Wenn es wei Lastschritte sind, dann daumenmässig Faktor 2 draufschlagen. Wenn direkter Solver und ungute Lagerung kanns aber auch länger dauern. Das hängt aber von sovielen Faktoren ab, dann vielleicht mal jemanden draufschauen lassen oder solveroutput (solve.out) mir oder dem support zusenden um zu klären, was man noch tun kann.

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Christof Gebhardt

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