---

Hi,

Ich habe ein Achsensymmetrisches Problem (stehender Laser auf Titanblock) und das Modell folglich mit PLANE77 und keyopt(3)=1 aufgebaut. Meinen Laser wollte ich als Flächenquelle generieren. Ich bin mir nicht sicher ob F,  SF oder SFL besser geeignet sind.

User "wosch" hat mir unter dem Thema "ausgedehte bewegte Wärmequelle (Laser)" den Tip gegeben, für jeden Knoten den Energieeintrag zu berechnen, die Summe aller Einträge auf 1 zu normieren und die 200W des Laser mit diesem Wichtungsfaktor auf die Knoten zu verteilen. In diesem Fall müßte ich mit F (Knotenlast) arbeiten.

Was passiert jetzt aber bei meinem achsensymmetrischen 2D-Modell. Kann ich einfach die Intensitätsverteilung entlang r ansetzen? Oder muß ich den Umfang an r berücksichtigen? Oder macht Ansys das von selbst? Wenn ich PLANE77 auf Achsensymmetrie schalte, hat das Einfluß auf Knotenlast?

Dennis

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

In einem solchen Fall kann man nur empfehlen, das rotationssymmetrische Modell mit 3D-Elementen  (Tortenstücke) mit kleinem Winkel aufzubauen.
(Das werden dann auch nicht mehr Elemente gegenüber 2D rotationssymmetrisch, nur ein paar Knoten mehr.)

------------------
Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Was spricht denn gegen die Verwendung der SF-Befehle? Dann erspart man sich die Umrechnerei auf Knotenlasten.

Viele Grüße
Tom888

[Diese Nachricht wurde von Tom888 am 27. Jun. 2013 editiert.]

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hi,
für bekannte Knotenpositionen (z.B.: alle 5µm) habe ich gestern ein MatLAB-Script getippert (30 Zeilen). Ds Script spuckt eine Datei mit kompletten Ansys-Befehlen aus, die nur noch mit \input eingelesen werden muß. Das Problem umrechnen ist also vom Tisch.

Mit SF habe ich bisher kaum gearbeitet. Muß ich für SF nicht alle Knoten des Elementes (in meinem Fall eine Linie) anwählen und kann dann nur eine konstante Last auftragen? Ich müßte in diesem Fall, meine Intensitätsverteilung abschnittsweise mitteln. Der Rechenaufwand ist auf den ersten Blick ähnlich hoch. So verlockend der Ansatz ist, sehe ich ein weiteres Problem:

Ich will Konvektion am Laserort berücksichtigen. Das wollte ich mit SF,,CONV,... machen. Allerdings ist es nicht möglich HFLUX und CONV gleichzeitig zu definieren. Meine Idee: Laserleistung in die Knoten, Konvektion auf die Linien(Flächen).
--
Ich habe eben gerade mit Ansys gespielt und mir einen Teil meiner Fragen selbst beantwortet: Bei Achsensymmetrie braucht man eine Kräfte und Flächenlasten nicht umrechnen. Das macht Ansys. Zu beachten ist nur, daß die z.B. Kraft zu einer Linienlast wird. F_linienlast in [Kraft/Strecke] = F/(2*pi*x).

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Was mir aber immer noch nicht klar ist: Kann ich bei meiner Plane einfach das Intensitätsprofil in x- und z-Richtung verwenden? Eine Gehirnzelle bei mir feuert immer den Satz: Du mußt da noch den Radius als Wichtungsfaktor einbauen. Hat diese Gehirnzelle recht, oder sollte ich sie ignorieren?

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Ein äquidistantes Netz würde ich in solch einem Fall nicht verwenden. Zum einen werden starke Temperaturgradienten nahe der Wärmequelle auftreten und zum anderen wird die Intensität der Laserstrahlung ortsabhängig sein mit einer Tendenz zu hohen Werten im Strahlzentrum. Hast du einmal überprüft, wie groß die optische Eindringtiefe ist? Kannst du bei deinen Bauteildimensionen von einer oberflächlichen Wärmequelle ausgehen? In diesem Fall wäre der SF(L)-Befehl geeignet, da du per Funktion oder per Tabelle die Intensitätsverteilung vorgeben kannst und dann einfach nur noch die relevanten Knoten auswählen brauchst. Konvektion und Wärmestromdichte gleichzeitig zu berücksichtigen klappt vielleicht mit den SURF-Elementen, habe ich aber noch nicht probiert. Benutzt du temperaturabhängige Werte für die Materialeigenschaften inklusive Absorption?

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Japp, hast recht. Die Temperaturen sind jenseits von gut und böse. Echte 56000K würden das Schmelbad zerreißen.

Intensität: Die Realität ist zwischen Gauß und TopHat. Daher wollte ich mit dem TopHat (über den Radius konstante Intensität) beginnen.

Eindringtiefe: Ich wollte mit festem Metall starten, hat eine Eindringtiefe von etwa 0,002µm (mein Mesh hat etwa 2µm Kantenlänge). Lustiger wird es bei Titanpulver im zweiten Schritt. Die Eindringtiefe ist hoch, aber wegen der vielen Einflußparameter nur grob bekannt. Ich will mit 30µm arbeiten. Das ist der Durchmesser der Pulverkörner.

--> Ich werde mir den SF-Befehl noch mal anschauen. Last auf die Flächen ist sicherlich besser als Last auf Knoten. Ich habe vorhin versucht, 30W auf den Knoten (0,0,0) zu packen. Die Simulation wurde abgebrochen. Scharfes Nachdenken: Achsensymmetrie verteilt die Last auf den Umfang. Bei Radius 0 wird das schwer.

--> Das mit den SURF-Elementen schaue ich mir an. Der Ansatz klingt so ählich wie der, den ich für die Wärmestrahlung geplant habe.

--> Ich habe mal rumgespielt. Ich habe ein Ergebnis for SF=const. Dann habe ich Knotenlasten mit F genommen. Damit das Schmelzbad ähnlich aussieht, mußte ich die Last auf mehrere Knotenaufteilen und mit 2x/x_max^2 wichten.

--> Hast du schon mal mit BF (body forces) gearbeitet. Wäre eine Alternative, wenn ich mit dem Pulver arbeite.

Konvektion und Laser: Vielleicht lasse ich das auch. Solange der Laser strahlt, ist seine Leistung viel größer als die Wärmeverluste durch Konvektion. Meine Idee: Laser bis 0,1s an. Danach Laser aus und Konvektion an. (Wird sicherlich spaßig, wenn ich den Laser im näschten bewegen will.)

--> Je länger ich über diesem Problem grübele, desto blöder scheint mir der Ansatz mit der PLANE. Es sah so einfach aus, das Problem auf eine Ebene herunter zu brechen. Wie man es in der FEM-Vorlesung gelernt hat.

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

--> Intensität: Falls dir Messwerte vorliegen, kannst du die in einer Tabelle hinterlegen und als Last aufbringen.

--> Eindringtiefe/Pulver: Das wird sicher ein spaßiger Akt werden BFs lassen sich ebenfalls wie andere Lasten gut mit Tabellen oder Funktionen aufbringen.

--> Die gleichzeitige Verwendung von Konvektion und Wärmestromdichte funktioniert, siehe hier.

--> Bewegung des Lasers: Lässt sich gut mit einem lokalen Koordinatensystem lösen, das über eine Schleife räumlich bewegt wird.

--> Vorgehensweise: Komplexe Probleme anfangs möglichst einfach zu modellieren ist vollkommen richtig. Ich würde auch weiterhin am 2D-Modell üben, bis alle relevanten Effekte berücksichtigt sind und die Simulation stabil läuft. Der spätere Übertrag auf 3D sollte dann keine Hürde darstellen...

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

-- Die Idee mit der Tabelle werde ich mir genauer anschauen. Sicherlich auch eine Option, um die Quelle zu bewegen. Hab zwar noch keine Ahnung von den Tabellen und der Anwendung, aber das wird schon.

-- "gleichzeitig Konvektion und Wärmestromdichte funktioniert" Stimmt. An ein zusätzliches Surface-Element habe ich nicht gedacht, obwohl ich surf251 für die Verluste durch Srahlung verwende. Auf die Idee mit surf151 bin ich dabei nicht gekommen. Danke für den Tip.

-- Das mit dem Pulver wird ein Albtraum werden. Keine Meßwerte, keine Daten. Ich werde einfach mit einer Eindringtiefe starten und schauen, ob mein Modell etwas sinnvolles errechet.

-- Die Idee mit dem lokalen Koo.sys. ist gold wert. Ich hatte schon überlegt, wie am einfachesten einen Stapel von Lasten verschiebe. Ich vermute mal, das kann man sehr gut mit den Tabellen kombinieren.

(Ich werde in den nächsten Tagen mal mein Modell hochladen. Es ist nicht das Beste der Welt und sicherlich Bugs, aber für den ein oder anderen, der in ferner Zukunft diesen Post liest, könnte es hilfreich sein.)

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hi Tom888,
ich glaube so langsam kapiere ich das mit den Tabellen. Eine Frage habe ich allerdings. Nehmen wir an ich definiere meine Last in Abhängigkeit von xx und yy wie in folgender Tabelle:
  *DIM,last,TABLE,3,3,,xx,yy
  last(1,0)=    10,  20, 30
  last(0,1)=10, 1,  2,  3
  last(0,2)=20, 1.5, 3,  4.5
  last(0,3)=30, 3,  4,  9
Dann definiere ich meine Last über eine Schleife indem ich mit nsel den Knoten an xx,yy auswahle und die last(xx,yy) aufbringe. Was passiert, wenn ich einen Knoten zwischen den gegebenen Werten anwähle? Sagen wir bei 15,15. Gibt es dann einen Fehler oder wird aus den vorhanden Werten linear interpoliert?

Zudem habe ich noch nicht ganz raus, ob obige definition zweileweise oder spaltenweise die Daten deklariert. last(1,0) ist bei mir gedanklich der Spalte 0 und last(0,1) definiert die erste Spalte. Meine Tabelle ist folich die obige Tabelle nur transponiert. Aber wahrscheinlich denke ich gerade wieder zu kompliziert. Man schauen, ob ich das durch Spielen in Ansys raus kriege.

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hi! Unter "Array Parameters" in der Ansys-Hilfe (bei der Version 14 ist es Kapitel 3.10) findest du alle Antworten und sogar noch einige Beispiele. Auch wenn es mühsam scheint, sollte man sich gerade dieses Kapitel zu Gemüte führen, da hier (ausnahmsweise recht illustrativ) die interne Speicherung sowie der Im- und Export von Daten erläutert wird.

Falls du einmal mit der schnellen Zuweisung von Daten in Arrays etc. durcheinander kommst, kannst du auch einfach in der GUI einen Wert in ein Array eintragen und dir anschließend über den Session Editor den zugehörigen Befehl anschauen.

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Stimmt. In Kapitel 3.10 ist es beschrieben. Dieses Manual hatte ich gar nicht mehr auf den Zettel. Und du hast recht. Es ist im Vergleich zu allen sonstigen Hilfen "ausnahmsweise recht illustrativ". Hatte schon Angst, daß ich tagelang am dem Ding rumkaue, bevor ich kapier wie es geht.

Hier noch schnell die Antworten, damit andere in ferner Zukunft wissen wie die Geschichte ausging:
- Mit der Zuordnung last(0,1)=10,1,2,3 definiert man Spaltenweise.
- Werden Tabellen mit *TREAD aus einer Datei gelesen erfolgt die Zeilenweise.
- Tabellen haben eine frei Indizierung von Spalten und Zeile.
- Ist eine Spalte/Zeile nicht definiert interpoliert Ansys aus den Nachbarzellen.
- Der Trick klappt nur mit Tabellen nicht mit Arrays.

By the way: Das lokale Koordinatensystem, die Tabelle und ein Tip von wosch aus einer anderen Frage bezüglich Verteilung einer gaußförmigen Volumenlast auf einzelne Knoten formen sich gerade zu einer mobilen Laserquelle, die mein Material in Ansys aufschmilzt.

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP