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Screenshot2013-12-1413.56.22.png

Moin zusammen,

Ich bin hier neu dabei und auch im Umgang mit ANSYS ein echter Neuling. Im Rahmen meiner Masterarbeit soll ich die Reibung von zwei aufeinanderliegenden Seilen um einen Stab simulieren. Um überhaupt erst mal ein Grundverständnis des Simulationsprozesses zu erlangen, werde ich zuerst nur mit einem Seil arbeiten, da ich denke, dass das Hinzufügen eines 2. Seils später dann nicht mehr ein so großes Problem darstellt.

Daher habe ich in CAD das Model erstellt und via .igs in meine ANSYS 13 Software importiert. Dies funktioniert nur fehlerfrei, wenn ich die Baugruppe einfüge, aber nicht, wenn ich die 2 Komponenten einzeln einfügen möchte.

Nun aber zu meinen "Kernfragen":

1. Ich wähle als Analyse "Statisch-Mechanische Analyse", liege ich damit wirklich richtig, auch wenn es sich um ein Mehrkörpersystem handelt?

2. In dem Modell als solches habe ich in Mechanical die folgenden Randbedingungen gesetzt (s. Anhang):
  - Ich habe den Steg an beiden Enden fest fixiert.
  - Die Kraft greift an der vorderen, schmalen Fläche des Bandes an.
Ich bekomme die Fehlermeldung, dass nicht genug Randbedingungen vergeben sein, kann aber keinen Ansatz finden, um weitere Randbedingungen zu setzen
3. Gibt es eine Möglichkeit, die Kraft am anderen Ende des Bandes sich anzeigen zu lassen (Euler-Eytelwein-Gleichung)?

Über jegliche Hinweise wäre ich dankbar! Vielen Dank im Voraus!
JohKar

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1. Ich wähle als Analyse "Statisch-Mechanische Analyse", liege ich damit wirklich richtig, auch wenn es sich um ein Mehrkörpersystem handelt?
nein

2. In dem Modell als solches habe ich in Mechanical die folgenden Randbedingungen gesetzt (s. Anhang):
  - Ich habe den Steg an beiden Enden fest fixiert.
  - Die Kraft greift an der vorderen, schmalen Fläche des Bandes an.
Bilder sagen mehr als tausend Worte:
Markiere "Statisch Mechanisch" damit man erkennen kann auf welche Flächen die RB gesetzt werden.

Ich bekomme die Fehlermeldung, dass nicht genug Randbedingungen vergeben sein, kann aber keinen Ansatz finden, um weitere Randbedingungen zu setzen
ist es wirklich eine Fehlermeldung Error ==> Programmabbruch oder eine Warnmeldung?
Bei einem geöffneten Kontakt kommt immer eine Warnmeldung egal ob das Modell richtig fixiert ist oder nicht
Besser verschiebungsgesteuert rechnen. Falls der Begriff nicht bekannt ist Forum danach durchsuchen

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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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Screenshot2013-12-1422.54.58.png

Vielen Dank Achim007 für diese schnelle Antwort.

Ich habe nun ein wenig weiter rumgespielt und bekomme nun zumindest schon mal Ergebnisse, wenn auch noch nicht die richtigen.

Zu 1:
Ich habe mich eine Weile durch dieses Forum gewühlt und habe mich an diesem Thread (http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum101/HTML/005605.shtml#000000) für mein Problem orientiert. Auch dort wurde die Statisch-mechanische Analyse verwendet.

Zu 2:
Ich habe nun weitere Randbedingungen gesetzt und einen Screenshot angehängt, der auch alle hoffentlich einigermaßen klar zeigt. Ich habe die Elastische Lagerung gesetzt und mit Festigkeit des Bandes bestückt. So kann ich meiner Meinung nach am einfachsten die Reaktionskraft im Band an dieser Stelle messen. Wenn ich aber die einfach Euler-Eytelwein-Gleichung nehme (100/(e^(pi/2*0.15)))=79), erhalte ich einen anderen Wert, als in der Simulation. Also kann mein Ansatz hier nicht stimmen.

Aber nun wo die Simulation erstmal "läuft", haben sich mir weitere Probleme aufgetan. Das Band ist aus einem Polyester, in der Datenbank ist z.B. PET hinterlegt. Wenn ich dieses als Material benutze, erhalte ich die folgende Warnung: "Die Verformung ist im Vergleich zum Modellrahmen zu groß. Überprüfen Sie die Randbedingungen oder aktivieren Sie "große Verformungen". Dies habe ich getan, die Anzahl der Fehler und Warnung hat dadurch drastisch zugenommen. Aus diesem Grund muss noch ein Fehler im Modell vorliegen, oder nicht?!
Leider habe ich mit der FEM-Simulation noch keine Erfahrung und für stellt es sich als die Suche nach der Nadel im Heuhaufen dar.

Bzgl. der Verschiebungsrechnung: Das Ziel der Simulation soll es sein, dass am Ende zwei Bänder über 3 Stege geführt werden und an einem Ende das an zwei Bandenden mit einer bekannten Kraft gezogen wird. Aus diesem Grund halte ich eine Verschiebungsrechnung persönlich für nichts passend, lasse mich aber auch hier gerne eines besseren belehren.

Ich würde mich sehr über eure Mithilfe freuen! Vielen Dank im Voraus!

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Hallo,

1. unbedingt verschiebungsgesteuert rechnen. Sonst keine realistische Chance auf schnell konvergierende Lösung.
2. Der Kontakt ist reibungsbehaftet?
3. Wie ist das Band modelliert? Im Moment sieht das für mich so aus, als würde ein Kunststoff-Winkelprofil seitlich an einem Rundmaterial anliegen und dann seitlich belastet. Das ist eine deutlich andere Situation (fast ein einhaken), als ein Band, das über 90 Grad an einem Rundmaterial entlanggleitet. Kann das aktuelle Modell die Eigenschaften des Bandes abbilden? Biegeweich + Hoher Widerstand gegen Zugdeformation? Wie wurde das modelliert?

Gruß
CG

------------------
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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Screenshot2013-12-1614.03.39.png Stege.PNG

Vielen Dank für die Nachfrage.

Zu 1.
Ok. Daran werde ich mich versuchen, leider rückt es etwas von dem Wunsch ab, den ich simulieren möchte. Aber ich kann ja in Etappen eine Verschiebung auflegen und die Reaktionskräfte bestimmen.

Zu 2.
Der Kontakt soll reibungsbehaftet sein. Rechnerisch ist es nichts weiter als eine mechanische Seilreibungsaufgabe (F1=F2*e^(µ*winkel) mit F1>F2). Im Rahmen meiner Arbeit verwende ich aber 2 Bänder, die übereinander liegen. (s. Screenshot 2 "Stege.png")

Zu 3.
Ich habe das Seil als Winkelprofil in CAD modeliert, an beiden Seiten habe ich ein Gleitlager (C & D im Screenshot) angebracht, so dass es sich nur noch in die Richtung der y- und z- Koordinaten bewegen kann. Der Steg ist an den beiden Seiten fest gelagert (A & B). Zusätzlich habe ich die Rückseite des Bandes mit einem Gleitlager versehen, so dass diese sich ebenfalls nicht in Richtung der Z-Achse bewegen kann. Die Kraft greift an der Stirnfläche an und wirkt in die positive Z-Richtung. Ich habe noch mal einen weiteren, seitlichen Screenshot erstellt sowie eine Skizze des späteren Gesamtsystems, welches ich modellieren möchte.

Die Werte des Bandes sind mir nicht bekannt und ich muss hier sinnvolle Annahmen treffen. Ich weiß nur, dass es ein Polyesterwerkstoff ist, der eine bestimmte Reißkraft besitzt. Diese kann ich zwar mit dem Faktor g/A in eine Spannung umrechnen. Dennoch fehlen mir natürlich weitere Werte, um ein neues, annäherndes Material in ANSYS zu erstellen. Ich habe hier gelesen, das es bei CADFEM zwar eine Datenbank gibt, diese aber leider wenig Kunststoffe umfasst. Dennoch würde ich in diese auch gerne einen Blick werfen, um eventuell aus ihr Werte für meinen Annahmen übernehmen zu können.

Vielen Dank für euer Bemühen!

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Screenshot2014-01-0914.20.14.png

Moin zusammen,

Ich bin inzwischen bin ich ein Stück weitergekommen. Hänge nun aber leider an der nächsten Stelle fest und würde mich über Tipps sehr freuen.

Zuerst aber möchte ich einmal mitteilen, dass ich das erste Problem bestehend aus einem Band und Steg mittels Kraft berechnen konnte. Der Grund liegt voraussichtlich vor allem erstmal darin, dass ich die statische "Handrechnung" mit einer Simulation vergleichen möchte. Daher verwende ich ein Material für das Band, das bei den Belastungen sich noch sehr steif verhält. Ich habe auch die tatsächlichen Werte für das Band inzwischen annähernd recherchieren können (Der Industriepartner hat keine Ahnung was seine Einkaufbänder können und die Hersteller halten sich meist sehr bedeckt - verständlicherweise).

Nun wollte ich das Problem bestehend aus 2 Bändern analog zum Problem mit dem ersten Band rechnen, dabei stellte sich heraus, dass die Wechselwirkungen zwischen den beiden Bändern in der statischen Handrechnung herausfallen, genau dieses möchte ich nun auch in ANSYS umsetzen, nur weiß ich leider nicht wie.
Ich hatte die folgende Überlegung:
Ich unterteile die Berechnung in zwei Schritte.
1. Im ersten Schritt wirkt eine Kraft nur auf das äußere Band und erzeugt so eine Vorspannung im inneren Band.
2. Im zweiten Schritt wird das äußere Band in seinem Zustand aus dem ersten Schritt festgesetzt. Des Weiteren wird nun das zweite Band mit einer Kraft beaufschlagt.

Der erste Schritt funktioniert auch wunderbar, aber leider weiß ich nicht, wie ich in Ansys die Spannung aus dem ersten Schritt in eine Vorspannung in einem 2. Schritt übertragen. Ist dies überhaupt möglich?

Ich hoffen, ich konnte mich klar genug ausdrücken. Vielen Dank für eure Hilfe!

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Hallo

1. um die Frage zu beantworten:
- Lastschritte definieren (z. b. 2 Stück).
Dann im ersten Lastschritt die eine Kraft aktivieren, die zweite noch auf Null lassen. Im 2. Lastschritt dann die erste Kraft beibehalten (wenn sie weiterhin wirkt) und die 2. Kraft aktivieren (einen Wert vorgeben).

2. um eine nicht gestellte Frage anzuregen:
Sehen die Reaktionskräfte bei B+C vernünftig aus ? (Kräftegleichgewicht)

Viele Grüße
CG

------------------
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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Zitat:

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Original erstellt von cgebhardt:
Hallo

1. um die Frage zu beantworten:
- Lastschritte definieren (z. b. 2 Stück).
Dann im ersten Lastschritt die eine Kraft aktivieren, die zweite noch auf Null lassen. Im 2. Lastschritt dann die erste Kraft beibehalten (wenn sie weiterhin wirkt) und die 2. Kraft aktivieren (einen Wert vorgeben).

2. um eine nicht gestellte Frage anzuregen:
Sehen die Reaktionskräfte bei B+C vernünftig aus ? (Kräftegleichgewicht)

Viele Grüße
CG

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Vielen Dank für die Antwort!
Zu 1.: Ich hatte diese Option auch dank Ihres Buches (Sie sind doch der Autor, oder?) gefunden und ausprobiert. Doch leider führte diese Rechnung nicht zum gewünschten Ergebnis. Dies liegt daran, dass ich auf Wunsch meines Betreuers versuche einen statischen Belastungsfall, der stark vereinfacht wurde für eine Handrechnung mit einer Simulation zu vergleichen. und komme somit auch gleich

Zu 2.: Ich habe das innere Band festgesetzt (an beiden Enden fest gelagert mit den Lagern B & D), da ich in einem ersten Schritt die Vorspannung durch das äußere Band in das innere Band einbringen möchte. In einem zweiten Schritt fällt diese Vorspannkraft nach Erreichen der Vorspannung weg. Dieses ist über die Einstellung der Lastschritte ja möglich. Im zweiten Schritt wirkt nun eine Kraft auf das innere Band und zieht am diesem.

Dazu müsste es mir möglich sein, auch die Lagerungen zwischen den zwei Schritten zu ändern bzw sie für die einzelnen Lastschritte zu definieren. Diese Option gibt es meiner Ansicht aber nicht. Daher waren meine Überlegung, dass ich zwei Modelle mit dem gleichen Setup aufstelle (Kräfte der jeweiligen Lastschritte an den entsprechenden Flächen; Feste Lagerungen B&C). In einem Modell würde ich die Verschiebung der jeweilig nicht mit einer Kraft belasteten Fläche (in dem Bild aus dem vorherigen Post D & E) in den entsprechenden Lastschritte feststellen. Diese Verschiebung in die entgegengesetzte Richtung würde ich als Lagerersatz in dem zweiten Modell verwenden, da ich diese Verschiebung ja auch wieder Lastschrittabhängig machen kann. Ist diese ein vernünftiger Ansatz oder muss ich mich mit dem Gedanken anfreunden, dass ich versuche Äpfel mit Birnen zu verlgeichen und eine Übertragung des statischen Modellansatzes der Handrechnung in die Simulation nicht möglich ist. In diesem Fall würde ich dann dahin übergehen das gesamte Modell zu konstruieren und zu simulieren.

Ich hatte des Weitern das Forum nach dem Thema Vorspannung durchsucht, dort wurde zu meist mit dem Befehl Inistate in der APDL-Konsole gearbeitet. Ist es möglich die Vorspannung aus dem ersten Lastschritt in APDL zu übertragen und dort als Vorspannung in ein neues Modell einzubinden? Am liebsten "fließend" und automatisch, so dass ich nicht bei jeder Berechnung die Übertragung von vorne starten muss?

Viele Dank und beste Grüße!
Johannes

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Hallo

Punkt 1:
Ich verstehe nicht, warum 2 Lastschritte wg. des Vergleichs nicht funktionieren sollen.
Was vermutlich hilt:
Verschiebungen vorgeben (z. B. 0/0/0 für vollständig fixiert) und dann bei der Eingabe der Werte die Option Tabular Data. In der Tabelle kann man dann diese Randbedingung für einzelne Zeitschritte deaktivieren.

Punkt 2:
Dann geht man davon aus, dass es keine Beeinflussung gibt (was ich nicht mit unterschreiben würde). Ich würde die oben beschriebene Variante bevorzugen.

Inistate und APDL ist eine ganz andere Klasse von Vorgehensweise. Man kann das automatisiert ablaufen lassen, aber als Einstiegsprojekt ist das ungeeignet. Besser: Siehe Punkt 1.

Und nochmal (ich weiß ich wiederhole mich): Ist das Material des Bandes vernünftig modelliert? Ein Kriterium dafür: Ist die Zugraft auf der einen Seite im Gleichgewicht mit der Zugkraft (Lagerkraft) auf der gegenüberliegenden Seite? Ich bin nach wie vor skeptisch (vielleicht unbegründet, aber es geht ja darum Hinweise zu geben auf mögliche Stolperfallen).

Viele Grüße

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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Zitat:

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Original erstellt von cgebhardt:
Hallo

Punkt 1:
Ich verstehe nicht, warum 2 Lastschritte wg. des Vergleichs nicht funktionieren sollen.
Was vermutlich hilt:
Verschiebungen vorgeben (z. B. 0/0/0 für vollständig fixiert) und dann bei der Eingabe der Werte die Option Tabular Data. In der Tabelle kann man dann diese Randbedingung für einzelne Zeitschritte deaktivieren.

Punkt 2:
Dann geht man davon aus, dass es keine Beeinflussung gibt (was ich nicht mit unterschreiben würde). Ich würde die oben beschriebene Variante bevorzugen.

Inistate und APDL ist eine ganz andere Klasse von Vorgehensweise. Man kann das automatisiert ablaufen lassen, aber als Einstiegsprojekt ist das ungeeignet. Besser: Siehe Punkt 1.

Und nochmal (ich weiß ich wiederhole mich): Ist das Material des Bandes vernünftig modelliert? Ein Kriterium dafür: Ist die Zugraft auf der einen Seite im Gleichgewicht mit der Zugkraft (Lagerkraft) auf der gegenüberliegenden Seite? Ich bin nach wie vor skeptisch (vielleicht unbegründet, aber es geht ja darum Hinweise zu geben auf mögliche Stolperfallen).

Viele Grüße

cg

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Moin,
Vielen Dank für die schnelle Antwort!

Zu 1.:
Wenn ich es simuliere wird die Wechselwirkung durch das innere Band auf das äußere Band mitberücksichtigt. Dies ist in der Handrechnung nicht der Fall, hierbei wird nur die Einfluss der Normalkraft, die durch das "Ziehen" am äußeren Band ensteht, auf das innere Band beachtet.
Ich verstehe eure Hinweise zur verschiebegesteuerten Berechnung sehr wohl, nur leider Stehe ich da vor einem Zwiespalt. Die Handrechnung ist "Kraftgesteuert" und eine Umrechnung in "verschiebegesteuert" ist mir nicht möglich. Ich kann daher schwer verschiebegesteuert rechnen, es wäre viel "Error & Try" bis ich evtl. zufällig ein richtiges Ergebnis herausbekomme.
Habe ich deine Aussage also richtig verstanden, dass du mir trotz alledem rätst verschiebegesteuert zu rechnen? Ich werde aber umgehend versuchen den Tipp mit der Verschiebung als "Lagerersatz" auszuprobieren.

Zu 2.:
Ich habe als Material bisher "Baustahl" verwendet, da ist bei den wirkenden Kräften "annehmbar" fest ist und somit sehr gut die "Steifigkeit" der Handrechnung wiederspiegelt.

Für mein selbstangelegtes Material "PET Faser" habe ich die folgenden Werte festgelegt:
- Dichte
- E-Modul
- Querkontraktionszahl
- Zugstreckgrenze
- Druck-Streckgrenze (=0, da ein Band keinen Druck aufnehmen kann aus mechanischer Sicht)
- Max. Zugfestigkeit
- Druckfestigkeit (=0, von Baustahl übernommen

Ich habe somit nur die thermischen Werte "gelöscht", aber bei der Berechnung bei den Einstellungen des Bandes bei der Option "Auswirkung der thermischen Dehnung" nein gewählt.

Vielen Dank für eure Hilfe! Beste Grüße JohKar

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Moin,

Ich bin es nochmal. Leider bin ich immer noch nicht wirklich weitergekommen, habe mir aber die Anmerkungen der letzten Antworten zu Herzen genommen und versucht zu recherchieren, wie man ein Seil am besten modelliert. Es gibt Paper zu der Simulation von Seilen, in denen die Reibung zwischen den einzelnen Fäden, die zum Seil/Kabel verdreht sind, untersucht werden. Diese sollen auch in der Workbench modelliert worden sein. Des Weiteren geht es hier aber um ein Seil, dass nur auf Zug belastet wird und daher keine Druckkräfte aufnehmen kann und auch keine Biegesteifigkeit besitzt. Sucht man nach diesen Eigenschaften, so stößt man auf das Element LINK180, welches sich durch KEYOPT3, genau die gewünschten Eigenschaften zuweisen lässt. Leider lässt sich ein LINK180-Element aber nur mit Linienkörpern verwenden und nicht mit einem Volumenmodell, wie ich es besitze.

Da ich noch sehr neu im Umgang mit ANSYS Workbench bin, weiß ich nun nicht, wie ich CAD-Model nun als 2D-Linienmodell in ANSYS Workbench darstelle. Im Buch von cgebhardt gibt es die Möglichkeit der "2D-Analyse". Könnte ich sozusagen das 3D CAD-Modell auf ein 2D Linienmodell in der Workbench reduzieren und dann dort per APDL die Eigenschaften der "Seile" ändern?

Vielen Dank für eure Hilfe!

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Moin,

Leider bin ich selber immer noch nicht weitergekommen. Ich habe zwar für mich klären können, das die LINK180-Elemente der falsche Ansatz sind, da sie keine Reibung modellieren können, oder liege ich da falsch?

Ich habe nun über das Wochenende mich durch den Elementeguide gelesen und bin auf das Element SHELL41 gestoßen, dass durch eine KEYOPT mit der Eigenschaft "Kleidung" (Ohne Witz, "clothoption") versehen werden kann. Es wird zwar geraten das Element SHELL181 zu verwenden, aber besitze ich nicht genug Materialeigenschaften vom Band, um dies zu tun.

Was ich möchte, ist ein 3D Element, welches nur Zugkräfte aufnehmen kann und Reibung übertragen.

Vielen Dank und beste Grüße,
JohKar

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Hallo cgebhardt,

haben Sie vielleich einen Ansatz, wie mann einen Stab biegeweich machen kann. Link elemente kommen für mich nicht in frage, da ich Seil/Seil-Kontakte in meinem Modell abbilden möchte. Die andere möglichkeit ist das Seil als Kette zu gestalten (Solid'd über Gelenke verbinden, erscheint mir aber sehr Zeitintensiv).
 

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Ansys1.JPG Ansys2.JPG

Hallo liebe Ansys-Experten,

ich habe ein ähnliches Problem, siehe Bilder. Ich habe über Volumenelemente aus SolidWorks eine Seilscheibe und ein Seil eingefügt. Das Seil ist vereinfacht als gebogener Rundstab eingefügt.
Wie kann ich es nun aber "geschmeidig" machen, dass das Seil nur Zugkräfte aufnehmen kann?
Kann ich ein Volumenelement mit Link-Elementen versehen?
Meine APDL, siehe Bild 2, scheint nicht richtig zu sein.

Ich weiß, dass ich es auch mit Linie und Link-Elementen darstellen kann, aber es soll später mal das Seil detailliert dargestellt werden, und da brauche ich das Volumenelement, weil Link-Elemente diese Art von Kontaktbedingungen nicht zulassen, oder?

Ich danke herzlich für konstruktive Anregungen.

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@bikefreund

Hast Du hierzu bereits eine Lösung gefunden?

Beste Grüße Lap

------------------
never touch a running
system!

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