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2014_02_28_Fehler.png file.txt

Hallo,
ich versuche derzeit, mit Ansys Workbench eine Beschichtung auf eine Oberfläche zu bringen (z.B. Silber auf Aluminium)
Mit dem DesignModeler habe ich dazu verschiedene Ansätze versucht.

Zuerst habe ich zwei Zylinder sozusagen "übereinander" erstellt, einen mit R=4,9mm und einen mit R=5mm, jeweils mit dem selben Mittelpunkt. Dann habe ich über die Funktion "dünne Geometrie/Oberfläche" versucht, denn größeren mit der Einstellung "beizubehaltende Fläche" nur als 0,1mm-Schicht übrig zu lassen. Jedoch fügt Ansys diese beiden Körper dann immer zu einem Volumenkörper zusammen, so dass ich anschließend trotzdem keine zwei Materialien zuweisen kann.

Nun habe ich über die Funktion "Geometrie schneiden" versucht, einen kleinen Zylinder hineinzuschneiden. Damit erhalte ich zumindest 2 Volumenkörper. Den Kontaktbereich zwischen den beiden Körpern habe ich auf Verbund gestellt.
Leider kann Ansys diese Anordnng nicht berechnenen, bzw, werden mir immer Fehlermeldungen ausgegeben.
Ich habe keine Netzverdichtungen drin, die Kraft wird in 2 Schritten mit je 100N aufgebracht, das Modell ist also so einfach wie möglich gehalten. Sogar das Material ist in allen Volumenkörpern gleich gewählt.
Die Geometrie wird auch ohne diese geschnittene Geometrie wunderbar berechnet.

Die "Beschichtung" wurde zu testzwecken sehr dick gewählt, um eine Vernetzung zu vereinfachen und somit die Berechnungsdauer zu verkürzen. Real soll sie natürlich nicht 0,5mm betragen sonder dünner sein.

Gibt es eine andere Methode, wie man dünne Beschichtungen auf Oberflächen aufbringen kann. Ich konnte dazu leider hier im Forum nichts finden und auch zum Thema "coating" lässt sich im Web kaum etwas brauchbares ausmachen.

Ich danke schon mal für die Hilfe. Mir reicht wirklich schon ein kleiner Denkanstoß in die richtige Richtung, ich möchte mir hier auf keinen Fall alles vorkauen lassen 

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Hallo

Statt einem Kontakt würde ich die beiden Köper selektieren, rechte Maustaste, Bauteilgruppe erzeugen. Dann wird ein durchgehendes Netz erzeugt.

Die Warnung besagt, dass die MAterialdaten nicht vollständig sind.

Und die Kraft besser ersetzen durch eine Verschiebung. Verschiebungsgesteuere Last statt kraftgesteuerte Last. Es gibt schon sehr viele Erklärungen dazu im Forum. Kurz: kleine Verschiebung vorgeben, (querrichtung fixieren!), Reaktionskraft prüfen, Verschiebung anpassen. Warum? Robuste Konvergenz!

Was für ein Kontakt ist definiert zwischen den beiden um 90 Grad versetzten Körpern? Ich hoffe, reibungsfrei, rau oder reibungsbehaftet.

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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2014_03_03_Fehler_Schichten.png 2014_03_03_Fehler_Schichten_2.png file.txt

Ja, der Kontakt ist als "rau" definiert.
Die Kontaktbehandlung ist auf "Berührung anpassen" eingestellt und die Kontaktsteifigkeit aktualisieren auf "jede Iteration".

Wir haben die Kraft deswegen als solche festgelegt, da wir die Ergebnisse von ANSYS mit denen von Messungen, die wir gemacht haben, vergleichen wollen.

Eine Berechnung des voll vernetzten Modells dauert mehrere Stunden (da die Vernetzung an der Kontaktstelle auf 40µm fein abgebildet wird), daher finde ich es schwierig, die Kräfte durch die Verschiebung einzustellen, wenn dazu eine mehrfache Neuberechnung nötig ist. Die Berechnungen müssen für 3 Materialien, 3 Kräfte, verschiedene Beschichtungen etc. durchgeführt werden und die Bearbeitungszeit ist sehr begrenzt.
Mit den genutzten Randbedingungen (Verschiebung in horizontalen Richtungen unterdrückt, unterer Körper Reibungsfrei gelagert), bekomme ich zwar immer noch die Fehlermeldung der Starrkörperbewegung, die Lösung des Modells ist aber logisch und passt zu den Messwerten.
Hat die Vorgehensweise mit der Verschiebung einen großen Einfluss auf die Berechnung bzw. auf die Ergebnisse?

Wegen der Materialdaten, eingegeben habe ich:

Dichte

Isotrope Elastizität:
E-Modul
Poissonzahl

Bilineare isotrope Verfestigung:
Streckgrenze
Tangentenmodul

Mehr wüsste ich jetzt nicht, was noch benötigt wird.

Auch nach der Zusammenfassung der Schicht mit dem Grundzylinder in eine Bauteilgruppe funktioniert die Berechnung nicht.
Die Fläche, die für die Kraft ausgewählt wurde, ist nun lediglich die mittlere Fläche des oberen Zylinders.
Die Analyse hat 3 Lastschritte, 0N, 100N 200N.

Ich sehe in meinem Modell wirklich keinen Grund, der zu einem Abbruch der Berechnung führen könnte. Wie gesagt, wenn ich den Zylinder nicht in eine dünne Schicht und den Grundzylinder schneide, funktioniert es einwandfrei.

Danke auf jeden Fall noch mal für die Hilfe.

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Hallo,

tja, ist ist eine Empfehlung, mit Verschiebungen zu rechnen. Es zeigt sich, dass eine verschiebungsgesteuerte Last einfach sehr viel robuster ist.
Der Grund liegt einfach darin, dass für solche rein über Kontakt (auch noch sehr lokal) gehaltenen Bauteile keine stabile Gleichgewichtssituation während der Lösung gewährleistet ist. U. a. unterschiedliche Netze können sich auswirken, weil die Elementgröße Einfluß auf die Kontakteigenschaften hat.

Ich bleibe daher bei der Empfehlung, verschiebungsgesteuert zu rechnen. Sie geben ja eh eine Lastgeschichte vor, das gewünschte Ergebnis bekommen Sie sogar ohne großen Mehraufwand.
Wenn Sie dagegen die Zeit, die Sie benötigen, so ein instabiles System für alle Varianten kraftgesteuert sicher zur Konvergenz zu bringen, gegenrechnen werden Sie feststellen, verschiebungsgesteuert ist SEHR attraktiv.

Viele Grüße
CG

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Christof Gebhardt

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Ich werde das mit der Verschiebung heute bzw. morgen mal versuchen (da gerade eine andere Berechnung läuft und ich nicht weiß, ob diese heute fertig wird). Danke schon mal für den Tipp.

Könnte diese Instabilität auch der Grund für das nicht Funktionieren der Berechnung sein, oder muss da noch ein weiterer Fehler vorliegen?

Mit freundlichen Grüßen
Martin Winkler

Edit: ist es ratsam, die Verschiebung in mehreren Schritten einzugeben? Also ändert das was an der Lösung, oder ist diese so stabil, dass theoretisch auch direkt die volle Verschiebung im ersten Step eingestellt werden kann?
Ich habe bei der Kraft immer mit 10 Schritten gearbeitet, da ich irgendwo gelesen hatte, dass dies für den Kontakt besser sei, da sich die Größe der Kontaktfläche ändert. Ist das korrekt, oder ist es durch die ja schon zu beginn bestehenden Punktkontakt nicht nötig?

[Diese Nachricht wurde von mw1405 am 04. Mrz. 2014 editiert.]

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Hallo

die Verschiebung in Schritten ist ratsam um am Verlauf Kraft über Verschiebung den gewünschten Arbeitspunkt ablesen zu können.
Und eine schrittweise Belastung ist auch positiv für das Konvergenzverhalten (nachteilig für die Rechenzeit, da muss man halt "sein" Optimum finden).

Gruß
CG

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Christof Gebhardt

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file2.txt

Hallo,
ich habe nach wie vor das Problem, dass die Berechnung des Modells mit der Beschichtung nicht funktioniert.

Was funktioniert ist:
- Das Modell ohne die "herausgeschnittene" dünne Oberflächenschicht. (Also wenn ich die Zylinder als volle Körper berechnen lasse)
- Das Modell mit den Schichten, wenn ich nur die Kraftreaktion ausgeben lasse. Jedoch stimmt dieses Ergebnis nicht mit dem des Modells mit den vollen Körper überein, obwohl ich mit nur einem Material rechne (die Schicht und das Grundmaterial also zu testzwecken das selbe Material aufweisen).

Sobald ich jedoch in der Berechnung mit den Schichten z.B. die Total Deformation mit berechnen lassen will, spuckt ANSYS mir nur noch Fehlermeldungen aus.

Die von mir eingetragenen Materialdaten sind einige Posts weiter oben beschrieben.

Ich arbeite jetzt übrigens mit verschiebungsgesteuerter Last und auch mit der Option der Bauteilgruppe, wodurch das Netz homogen durch Grundkörper und Beschichtung geht. Dies waren also nicht die Fehlerursachen.

Kennt sich jemand mit Beschichtungen aus oder hat einen Hinweis für mich, ob es einen anderen Weg als der von mir beschriebene (siehe weiter oben) gibt.

Danke schon mal im Voraus.

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Hallo,
die Warnungen selbst sind wenig aussagekräftig. Was sagt denn der erste Error?
Und wie sieht der unkonvergierte Zustand aus?
Wie sehen die Solvermeldungen (DOF...) aus?

Viele GŽrüße
CG

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Christof Gebhardt

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2014_03_24_Fehler_Netz_Schichten.png 2014_03_24_Fehler_Netz_Schichten_2.png

Hallo,
ich habe es mittlerweile geschafft, dass der Solver eine Lösung erzeugt. Diese weicht jedoch leider noch etwas von den erwarteten Werten ab, aber da muss ich schauen, was der Grund dafür sein könnte.

Ich habe jedoch immer noch ein Problem mit den Netz. Aus irgendeinem Grund erzeugt mir Ansys keine Netzverfeinerung in dem Grundkörper. In der Schicht klappt alles super, aber an dem Übergang wird das Netz plötzlich sehr grob. Ich arbeite mit der Option Elementgröße-Einflussbereich und habe bei der Geometrieauswahl schon alles mögliche probiert (nur die Grundkörper, alle Körper, etc.), aber jedes mal stoppt die Netzverfeinerung an der Grenze zwischen der Beschichtung und dem Grundkörper.
Die Beschichtung und der Grundkörper sind zu einem Bauteil zusammen gefasst wurden, daher ist das Netz zumindest durchgehend (es gibt also keinen Versatz zwischen den Knoten...)
Hat jemand dazu eine Idee?

Danke schon mal.
Martin

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Hallo,

die  Reihenfolge umdrehen

1. Beschichtung vernetzen
2. Grundkörper vernetzen

Viele Grüße
CG

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Christof Gebhardt

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2014_03_26_Fehler_Netz_Schichten.png 2014_03_26_Fehler_Netz_Schichten_2.png 2014_03_26_Fehler_Netz_Schichten_3.png

Hallo,
auch wenn ich die Reihenfolge vertausche, vernetzt er bei dem oben gezeigten Radius des Einflussbereiches den Grundkörper nicht fein (das Bild bleibt gleich).
Meine Vermutung war nun, dass vielleicht der Radius des Einflussbereiches zu klein sein könnte und der Vernetzer somit nicht genug Elemente in dem Grundkörper erzeugen kann. Daher habe ich den Einflussradius vergrößert. Nun gibt mir der Vernetzer jedoch eine Fehlermeldung aus.
Ich habe das Gefühl, ich stell mich an, wie der erste Mensch, nur ich finde einfach keine Logic in dem Verhalten des Vernetzers, da es ohne den Schnitt in Beschichtung-Grundkörper wunderbar funktioniert.

Danke schon mal für die bisherigen Antworten!

Grüße
Martin

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Hallo,

ist die Verfeinerung so definiert, dass EINE lokale Elementgröße mit Einflußbereich auf 4 Bodies definiert ist?
Oder sind es 2 Elementgrößen mit je 2 Bodies?
Unbedingt Variante 1 verwenden.

Viele Grüße CG

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Christof Gebhardt

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Hallo,
ich hatte beide Varianten versucht, ohne ein Ergebnis zu erhalten.

Ich habe jetzt aber herausgefunden, woran es liegt.
Ich muss den Übergang auf "schnell" stellen, dann vernetzt er es so, wie ich es möchte. Warum, ist mir zwar schleierhaft, aber da es nun funktioniert, lass ich es mal so stehen.

Danke auf jeden Fall für die Hilfe, vor allem das mit der Reihenfolge ist gut zu wissen.

Grüße
Martin

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2014_03_31_Losung_mech.spannung.png

Hallo,
ich habe noch eine weitere Frage zu dem oben erwähnten Problem.
Ich erstelle die Beschichtung durch "schneiden" des Körpers (Extrudieren->Material schneiden).
Betrachtet Ansys dann die beiden Teile automatisch als "verbunden"? Es ist mir nämlich nicht möglich, einen Kontakt zwischen der Beschichtung und dem Grundmaterial zu erzeugen, da die Flächen, die in Kontakt stehen würden, nicht auswählbar sind. Auch die automatische Kontaktfindung erzeugt zwischen Grundkörper und Beschichtung keinen Kontakt.
In der Ansys-Hilfe steht leider auch nichts dazu, was die Operation "Material schneiden" genau tut.
In dem Bild sieht man, dass es in der berechneten mechanischen Spannung keinen kontinuierlichen Verlauf an der Beschichtungskante gibt. Mir scheint das zumindest auf den ersten Blick nicht logisch, da die Beschichtung (z. B. Silber) und das Grundmaterial (Kupfer) ja fest mit einander verbunden sind.

Grüße
Martin

[Diese Nachricht wurde von mw1405 am 31. Mrz. 2014 editiert.]

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