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Autor Thema:  Berechnung Flachdichtung und Schraubenvorpsannkraft (2146 mal gelesen)
drafter0815
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Ansys Workbench V14 NLS

erstellt am: 13. Nov. 2012 12:30    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


Zwischenablage01.jpg


Zwischenablage02.jpg

 
Hallo,
ich würde gerne ein Gummielement zwischen zwei Bauteilen die mit einer Schraube verspannt sind berechnen.
Mein Problem ist das nichtlineare Materialverhalten des Gummielementes.
Prinizipiell gibt es für Flachdichtungen ein spezielles Materialmodell, dieses habe ich aber nicht in meiner Lizenz.
Mit Hilfe der hyperelastischen Materialmodelle muss es ja tendenziell gehen das verhärten des Gummielementes unter Druck nachzubilden.
Ich verwende zur Zeit das Materialmodell Odgen 1. Ordnung. Dieses beschreibt das grundsätzliche Verhalten unter Druck recht gut.
Ich habe an einem kleinen Dichtungsmodell das Spannungs-Dehnungs-Diagramm validiert.
Nun wollte ich das Gummielement zwischen zwei Bauteilen verspannen, hier kommt es zu einigen Problem.
Das Modell ist aus meiner Erfahrung heraus recht klein, die Berechnungszeiten liegen aber jenseits von Gut und Böse.

Habt ihr ein paar Hinweise evtl. für mich wie ich die Berechnung beschleunigen kann ?
Oder gibt es bessere Materialmodelle/Vorgehensweisen die dafür geeignet sind ?
Es muss ja irgendwie anders auch möglich sein Flachdichtungen in der FEM abzubilden.

Die verwendeten Materialwerte sind aus einem axialen Druckversuch:
Dehnung Spannung [MPa]
-0,15 -62,3645834
-0,14 -28,52376332
-0,13 -13,04594739
-0,12 -5,966840396
-0,11 -2,729060854
-0,1 -1,248193793
-0,09 -0,570887872
-0,08 -0,261107662
-0,07 -0,11942312
-0,06 -0,054620694
-0,05 -0,024981931
-0,04 -0,011426016
-0,03 -0,00522593
-0,02 -0,00239019
-0,01 -0,001093204
0 0

Die verwendeten Parameterwerte für das Odgen Modell sind:
Mu1=-691[MPa]
A1=-70[-]
D1=0,001 [MPa^-1]

Eine Grafik der Problemstellung ist angehängt.


Mfg
Markus

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ChristophN
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Berechnungsingenieur


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Beiträge: 773
Registriert: 13.12.2008

erstellt am: 13. Nov. 2012 12:43    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für drafter0815 10 Unities + Antwort hilfreich

Ich würde mir die Materialparameter nocheinmal anschauen: ein negatives MU1 ist definitiv nicht zulässig, ein stark negativer Exponent A1 ist sehr fragwürdig...

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drafter0815
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Dipl.-Ing.(FH)

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Beiträge: 2
Registriert: 13.11.2012

Ansys Workbench V14 NLS

erstellt am: 13. Nov. 2012 12:46    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hallo,
meine Grundgedanke ist mit einem Hyperelastischen Material auch eine Spannungen unter Druck zu simulieren.
Um gute Werte für den fit zu bekommen sind neagtive Werte leider notwendig.
In der englischsprachigen Literatur wird das Odgen Modell auch für Druckbelastung verwendet.
Müsste Ansys die Daten vor Beginn einer Simulation nicht prüfen ?

Mfg
Markus

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drafter08151
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erstellt am: 16. Nov. 2012 11:39    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für drafter0815 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo,
habe das Problem mit dem Ogden Modell 3ter Ordnung gelöst.
Auf Grund des stark nichtlinearen Verhaltens müssen die Kräfte in mehreren Lastschritten aufgebracht werden. Die Berechnungszeit liegt nun im Bereich von ca. 2-3 Minuten (vorher > 20 Minuten).
Bei den Materialwerten ist es wichtig die uniaxialen Versuchsdaten zusätzlich in die volumetrischen Versuchsdaten einzupflegen.
Bei der Ermittlung der Spannungen im Druckversuch kommt es zu einer vernachlässigbaren Verformung des Anfangsquerschnitts. Die Druckwerte aus den uniaxialen Versuchsdaten sind somit mit denen der volumetrischen Versuchdaten gleichzusetzen. Die Änderung des Volumens geht somit linear mit der Dehnung einher. Dies ist somit eine Behelfslösung wenn das spezielle Dichtungsmodell nicht verfügbar ist.
Noch ein wichtiger Punkt sind die Startwerte für das Curve Fitting. Um den komprimierten Ast gut zu fitten sind negative Ausgangswerte empfehlenwert. Evtl. kann ein Freund das gleiche Modell nochmals mit dem Gasket Material rechnen, um einen Vergleich der beiden Varianten durchzuführen. Ich bin mir aber sich das der Unterschied nicht sehr groß sein wird.
Mfg
Markus

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ChristophN
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Berechnungsingenieur


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Beiträge: 773
Registriert: 13.12.2008

erstellt am: 16. Nov. 2012 11:53    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für drafter0815 10 Unities + Antwort hilfreich

Nach deinem Text würde ich der Rechnung nur wenig Vertrauen schenken...

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