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welle_nabe.JPG

Guten Morgen!

Ich habe schon eine Weile ein gewalltiges Problem: Mir ist es nicht möglich eine Welle/Nabe-Verbindung im 2D zu modellieren.

Auf dem Bild ist die Verbindung zu erkennen. Die Welle soll drehbar gelargert und mit einem Moment belastet werden. Der Rotor sützt sich in einer der Nuten ab. (Auf dem Bild nicht zu sehen. Diese Kontakte sind auch nicht das Problem! Unterdrücke ich die Welle, leite das Moment an den beiden Kanten des Rotors ein und fixiere diese mit einer reibungsfreien Lagerung, läuft das Modell durch.)

Da ich die Passung aber brauche, möchte ich diese mit modellieren. Ziel ist es, mit Hilfe eines Reibungsbehafteten Kontaktes, ein Übermaß zu modellieren.
Ich habe schon einiges ausprobiert. Z.B. die Fläche der Welle über eine Externe Verschiebung zu binden und das Moment an den Außenkanten der Welle einzuleiten... Keine Konvergente Lösung. Ich weiß so langsam nicht mehr, was ich ausprobieren soll.

[Diese Nachricht wurde von KnutGabi am 13. Dez. 2013 editiert.]

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andere Vorgehensweise
Passung analytisch auslegen, dies sollte für das kleinste Übermaß schon reichen da hier meist Linear gerechnet werden kann.
Übermaß in Ansys eingeben und Modell lösen
Normalkraft im Kontaktspalt ausgeben
Daraus die Reibkraft berechnen
Reibkraft mit (Wellen)Radius multiplizieren ==> übertragbares Moment

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Viele Grüße        
Achim              PS: Als Anerkennung für einen Beitrag freu' nicht nur ich mich über Unities

Was ist der Unterschied zwischen Theorie und Praxis? Theorie ist, wenn man alles weiß und nichts funktioniert - Praxis ist, wenn alles funktioniert und keiner weiß warum (Autor unbekannt)

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Hallo,

wenn es keine numerische Lösung gibt, kann das auch daran liegen dass es keine physikalische gibt.
z. B.: Die Welle rutscht schon, dann gibt es keine statische Lösung!

Deshalb: Verschiebungsgesteuert rechnen.
z. B. Drehwinkel vorgeben, in 10 Schritten a 0.5 Grad (oder was immer realistisch ist, muss man probieren).
Dann das Moment beobachten. DAs steigt an und irgendwann rutscht die Welle, dann bildet sich ein Plateau für das erforderliche Moment (naja, nicht perfekt horizontal, ein bisschen wellig wird es sein, aber man sieht sehr gut das Moment das erforderlihc ist, bis es durchrutscht). Vorteil dieser MEthode: Es gibt eine Lösung und die Analyse  konvergiert gut. Nachteil: Man muss ein bisschen experimentieren, bis man die richtige Größe für den Winkel hat.
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
www.cadfem.de

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Hallo,

das Passungsübermaß wurde bereits analytisch berechnet bzw. ist durch die Konstruktion/Zeichnung vorgegeben. Zu einem Durchrutschen kommt es nicht.

Ich habe eine "Lösung" gefunden, die das Modell stabil zum laufen bringt...

Ich modelliere die Welle als Kreisring. Das Moment wird am größeren Durchmesser eingeleitet, der innere Durchmesser wird Reibungsfrei gelagert. Ebenfalls am größeren Durchmesser wird das Übermaß mit einem reibungsbehafteten Kotankt modelliert.

Gleichzeitig habe ich die Vernetzung von Rotor und der Abstützung von Vierecken zur Dreicken geändert.

Ergebnis: Elementgröße bleibt ~ gleich. Die Elementqualität auch.
Die Anzahl der Kontaktknoten an der Abstützung (insg. 3) bleibt auch gleich. (jeweils 1 Punkt, es treffen runde FLächenpaare aufeinander.)

...und: Die Rechnung läuft ohne Konvergenzprobleme durch!

Das ich die problemematische Externe Verschiebung mit Hilfe des Kreisringes umgangen habe ist mir klar. Völlig unklar ist mir allerdings der Unterschied des Konvergenzverahltens zwischen den Elementformen. (Elementtyp bleibt gleich: plane183)

Jetzt bin ich mir nur etwas unsicher, inwieweit der Kreisring das Ergebnis beeinflusst. Oder wie man dessen Verwendung sinnvoll erklären kann... Die Erklärung: "Konvergiert halt" ist für eine Abschlussarbeit nicht besonders aussagekräftig  

Noch ein paar zusätzliche Bemerkungen:

Ich habe auch die ursprüngliche Situation (Vollwelle) mit Dreiecken vernetzt. --> keine konvergente Lösung

Ich habe auch eine kleine "Variantenstudie" durchgeführt. Lochdurchmesser in der Welle: 1...11mm. Je kleiner das Loch umso kleiner die Spannungen im Rotor (Ein großes Loch scheint die Struktur demnach zu versteifen... liege ich da richtig?) Die Schwankung beträgt ca. 4-5 MPa.

Kann man nicht einfach den Mittelpunkt der Welle ohne eine externe Verschiebung lagern um so das Problem zu umgehen?

[Diese Nachricht wurde von KnutGabi am 16. Dez. 2013 editiert.]

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Ich erstelle mal einen neuen Beitrag, um die ganze Sache nochmal zu aktuallisieren...

Ich habe eine neue Frage: Kann ich in der Ansys Workbench irgendwie den Mittelpunkt eines Kreises (also der Welle) ansprechen?
...dort einfach alle RB definieren? In der Classic geht es doch auch. Das ist doch eine einfache und logische Sache, gibts soetwas in der WB nicht? (Oder finde ich es einfach nicht?)

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Hallo,

externe Verschiebung oder externer Punkt.
Dabei ZUERST den Kreis/Zylinder wählen, dann wird der Zentrumspunkt definiert als den markanten Punkt für die Randbedingung/den Zusatzknoten.

Gruß
CG

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Christof Gebhardt

CAD-FEM GmbH
Marktplatz 2
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cgebhardt(at)cadfem.de
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