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Feder.jpg

Hallo Community,

ich möchte diese Kegelfeder mit einer Kraft zusammendrücken. Der Abstand der unteren beiden Windungen, beträgt im unbelasteten Zustand 0,1mm. An dieser Stelle findet bei Krafteinleitung der erste Kontakt statt.

Um eine Penetration auszuschließen, habe ich versucht zwischen dem roten und blauen Teil der Feder eine reibungsfreie Kontaktdefinition zu erstellen. Sobald sich die Windungen berühren, läuft der Solver zwar weiter, errechnet ab diesem Zeitpunkt aber keine Deformationen mehr. Die Feder wird also nicht weiter zusammengedrückt.

Habe ich mit diesem Kontakt grundlegend einen Denkfehler oder ist es eher ein Problem mit den richtigen Einstellungen? Es muss in der WB und nicht im APDL gelöst werden.

Grüße Danilo

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Hallo,

ich glaube nicht, dass der Solve keine Deformation mehr berechnet. Ohne Deformation gäbe es keine Lösung. Wenn es eine Lösung gibt, muss eine Deformation vorhanden sein.
Ist damit gemeint, dass die Deformation nicht mehr nennenswert ansteigt?
Wenn die Feder auf Block sitzt, was soll denn dann passieren? Materialkompression? Aufweiten der Windung? Kann die Randbedingung das abbilden?
Ein Kraft-Weg Plot hier abzulegen ist hilfreich, einmal global, einmal ab dem Zeitpunkt des Kontakts (ich erwarte einen deutlichen Knick). Bitte auch so skaliert, dass man nur den Bereich der Kraftsteigerung nach Auf-Block-Gehen sieht (da gibt es sicher eine Steigerung der Deformation, aber mit anderer Steigung, deshalb diesen Bereich herausgreifen).

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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Hallo Danilo,
ich vermute mal Du hast die Grundplatte fixiert und die Deckplatte in X,Z-Richtung fixiert. Zwischen den Platten und der Feder herrscht reibungsfreier Kontakt.
Daher vermute ich: Sobald die Windungen Kontakt haben, verschiebt sich die Feder in X oder Z-Richtung (die Feder ist Reibungsfrei gelagert und ohne Randbedingungen). Das wäre die Begründung, warum der Solver nicht weiterrechnet.
Mein Vorschlag zur Abhilfe: Reibungsbehaftet rechnen (zwischen Platten und Feder). Das kann unter Umständen nicht ausreichen, daher meine zweite Variante: Ohne Platten rechnen und die Feder mit einem RemoteDisplacement oben und unten einspannen (mit der Option "Verformbar", unten alles fixiert, oben nur x und z fixiert). Vorteil der zweiten Variante: Du triffst eine analytische Lösung besser (die rechnest Du sicher auch ohne Platten).

Dein Kontakt zwischen den Windungen sollte ansonsten funktionieren. Einzige Herrausforderung ist, dass der Kontakt auch detektiert wird, sobald die Flächen sich nähern/berühren. Das ist bei kraftgesteuerter Rechnung schwieriger als bei einer Wegsteuerung (nach welchem Zeitschritt berühren sich die Flächen und passt das zu Deiner Substepsteuerung?)

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Viele Grüße von
Deepblue          

PS: War meine Antwort hilfreich? Dann freu ich mich über Unities  

[Diese Nachricht wurde von deepblue am 10. Jan. 2014 editiert.]

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Feder.jpg

Hallo Ihr,

erst mal Danke für eure Antworten.

@cgebhardt: das angehangene Bild zeigt die Verformung nach der Berechnung, wenn die Windungen auf Block liegen passiert natürlich nichts mehr, aber bis dahin komme ich gar nicht. Theoretisch, legen sich erst die unteren beiden Windungen an, danach sollte die Feder im ganzen weiter zusammen gedrückt werden können. Aber warum passiert das nicht?

@deepblue: du liegst völlig richtig mit deinen Vermutungen.
Die Platten sind dafür da, dass die Federenden parallel geführt werden, sich aber trotzdem in alle Richtungen ausdehnen können. Die Größe der Verschiebung auf der X-Z Ebene muss ich auch kennen.
Ich habe die Kontakte auf Reibung umgestellt und keine Kraft sondern Verschiebung vorgegeben, dass brachte leider keine Besserung.

Komisch an der Sache ist, gebe ich 5mm Weg vor, errechnet er eine Verschiebung von 0,5 mm und hört dann auf, geben ich 10mm vor, rechnet er bis 1 mm Verschiebung...

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Hallo Danilo,
ANSYS kann immer nur soweit rechnen, wie die Gleichgewichtsbedingungen erfüllt sind (Aktionskräfte = Reaktionskräfte). Eine Starrkörperbewegung gehört zu den typischen Beispielen einer Ungleichgewichtssituation. D.h. Du solltest Deine Körper immer gegen verschieben sichern. Ich vermute das eine solche Starrkörperbewegung Dein Problem ist (dazu müsste man einmal die solve.out lesen).
Daher noch einmal zurück zu meinem 2.Vorschlag: "RemoteDisplacement" (Externe Verschiebung) mit der Option "Deformable" (Verformbar). Die radiale Ausdehnung ist dadurch nicht eingeschränkt. Probier das doch einmal aus!

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Viele Grüße von
Deepblue         

PS: War meine Antwort hilfreich? Dann freu ich mich über Unities 

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Hallo,

ja, wenn die Feder nicht gegen Verschieben gesichert ist (z. B. indem sie "nur" über Reibung gehalten ist), dürfte das das Problem sein.

Deshalb statt einer Kraft eine Verschiebung aufgeben und langsam steigern. Bei den externen Verschiebungen auch an die Rotationsfreiheitsgrade denken!

Viele Grüße
CG

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Christof Gebhardt

CAD-FEM GmbH
Marktplatz 2
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Tel. +49 (0) 8092 7005 65
cgebhardt(at)cadfem.de
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mit.Kontakt.jpg ohne.Kontakt.jpg

Hallo Ihr,

heute habe ich mal wieder Zeit mich dem Problem zu widmen.

Wie auf ohne.Kontakt zu sehen ist, durchdringen sich die beiden unteren Windungen bei einer weggesteuerten Verschiebung von 10 mm. Sobald ich einen Kontakt wie in der anderen Abbildung zu sehen ist, dazu schalte, wird die Feder knapp 1 mm zusammengedrückt und dann ist Ende.

Habe die Verschiebungen auf verformbar umgestellt, das war leider nicht des Rätsels Lösung. Ich hab keine Idee mehr wie ich es noch anstellen soll. Ich brauche ja "nur" ein Kraft-Weg-Diagramm von dieser Feder...

Wenn ihr viel Lust habt, hab ich euch mal die Projektdatei auf mein Google Drive geladen:
https://drive.google.com/file/d/0BwR69DP-n4HLN0duR1JUQUVROGc/edit?usp=sharing

[Diese Nachricht wurde von Dinooo am 28. Jan. 2014 editiert.]

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Wie hast du denn vernetzt?
Die Kontaktbereiche die sich einstellen, sind geometrisch schon recht anspruchsvoll.
Eventuell solltest du hier mit Mittelknoten vernetzten.

Was für Kontakteinstellungen hast du denn gewählt?
Ich würde mal an folgenden Schrauben drehen.
Kontaktart: Pure Penalty
Kontaktsteifigkeit: 0,01
Zulässige Durchdringung hochsetzen.

Gruß
Boris

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Dem Ingenieur ist nichts zu schwere -
Er lacht und spricht: "Wenn dieses nicht, so geht doch das!
Er überbrückt die Flüsse und die Meere,
Die Berge unverfroren zu durchbohren ist ihm Spass.
Er thürmt die Bogen in die Luft,
Er wühlt als Maulwurf in der Gruft,
Kein Hinderniss ist ihm zu gross -
Er geht drauf los!
...

[Diese Nachricht wurde von Boris-a am 29. Jan. 2014 editiert.]

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Schau Dir die Randbedingung "Reibungsfreie Lagerung" einmal genauer an... Welche Freiheitsgrade sind gesperrt und welche sind noch frei?

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Viele Grüße von
Deepblue         

PS: War meine Antwort hilfreich? Dann freu ich mich über Unities 

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Ok, ich helfe ein wenig nach:
"Reibungsfreie Lagerung" bedeutet, dass der translatorische Freiheitsgrad in Richtung der Flächennormalen gesperrt ist, alle übrigen sind frei!
In Deinem Fall bedeutet das, dass sich die Feder in X und Y frei bewegen darf, sobald irgendwelche Kräfte in diese Richtung wirken!
Was Du also tun musst, ist diese Freiheitsgrade zu sperren sonst kommt es zu einer Starrkörperbewegung! Dies kannst Du mit einer "Externen Verschiebung" (Remote Displacement) realisieren... wie ich schon mehrfach gesagt habe... Aber scheinbar ignorierst Du meine Hinweise...

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Viele Grüße von
Deepblue         

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Feder.jpg

Also,
der Pure Penalty Algorithmus war vorläufig des Rätsels Lösung. Ich verneige mich...

Nur zum besseren Verständnis der Kontaktsteifigkeit, auf was bezieht sich der Wert? Ich stelle mir das so vor, dass bei kleineren Werten eine gewisse Durchdringung geduldet wird. In diesem Fall würde es für mich Sinn ergeben, wenn bei einem Wert von 1 keine Durchdringung mehr auftritt. Ich kann aber Werte größer 1 eingeben, mal davon abgesehen das keine Konvergenz mehr zustande kommt, meckert Ansys nicht über die Eingabe.

@ deepblue: ich ignoriere deine Hinweise natürlich nicht, ich spiele mit den Einstellungen  Ich denke das die reibungsfreie Lagerung für meinen Fall die richtige ist, da die Feder normalerweise irgendwo aufliegt und nicht nach unten weg kann, sich die letzte Windung aber durch die Belastung trotzdem ein Stück aufweiten soll. Oder liege ich da falsch?

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... wie ich schon geschrieben habe, ermöglicht ein "Remote Displacement" auch die Aufweitung der Feder (mit der Option "Deformable".
Probiers doch einfach mal aus... Vielleicht lernst Du noch was dazu?!

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Viele Grüße von
Deepblue         

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