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Hallo zusammen,
Ich bin einen newbie mit Ansys workbench und ich freue mich auf jeder Anwort sowie Hinweis von euch. Meine Aufgabe ist eine thermische elektrische Simulation einer Schiene (doppeln Kupfer Schiene und eine Isolationsshicht in der Mitte) die Stromdichte sowie die thermische Änderung sollen durch die Simulation dargestellt werden. Ich habe die Simulationstool als Thermische elektrische Simulation gewählt dabei noch eine Geometrie aufgebaut. Für die zwei Schiene habe ich als Kupferlegierung gewählt, und für die Isolator habe ich PE gewählt. Der Stromverlauf wurde gegeben. Um das Problem zu realisieren habe ich die Stromeinspeisung als Stromstärke durch eine Fläche verwendet.

Mit diese Anordnung läuft die simulation garnicht und gibt es eine Fehlermeldung:" Während der Lösung sind Solver-Pivot-Warnungen ausgegeben worden. Dies ist in der Regel auf eine schlecht konditionierte Matrix aufgrund von unangemessen Materialeigenschaften, einem unterdefinierten Modell oder Kontaktproblemen zurückzuführen. Ergebnisse aufmerksam prüfen."

Wenn ich den Isolator unterdrücke dann gibt es diese Fehler-Meldung :" Der Solver konnte unter den vorgegebenen Randbedingungen keine konvergente Lösung für das nichtlineare Problem finden.  Weitere Informationen hierzu finden Sie im Hilfesystem unter 'Problembehebung'."

Dabei versuche ich noch für ganze Geometrie (sowohl die Schiene als auch der Isolator) als Baustahl eingestellt und da läuft die Simulation ohne Problem. Gleiche Versuch mit Kupferlegierung bringt mir aber keine Ergebnis.

Ich komme hier überhaupt nicht weiter. Habt ihr schon Erfahrungen damit gehabt? könnte Jemand mir das Problem zeigen? Ich bedanke mich sehr.
P.s. Ich benutze Ansys Workbench 15

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Atomos

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Willkommen bei cad.de!
>>P.s. Ich benutze Ansys Workbench 15
Bitte trage das in Deinem Benutzerprofil ein. Das erspart bei weiteren Beiträgen Rückfragen.

>>Dabei versuche ich noch für ganze Geometrie (sowohl die Schiene als auch der Isolator) als Baustahl eingestellt und da läuft die Simulation ohne Problem

Das hat aber kaum etwas mit Deiner Aufgabe gemeinsam!

>>könnte Jemand mir das Problem zeigen?

Alleine aus Deiner Beschreibung kann man das nicht erkennen.
Bitte zeige erst einmal Du anhand von Bildern, was genau Du da machst.
- Aufbau der Geometrie
- Randbedingungen
- Einstellungen der Simulation

>>...  aufgrund von unangemessen Materialeigenschaften, einem unterdefinierten Modell oder Kontaktproblemen zurückzuführen.

Materialeigenschaften:
Hast Du denn die richtigen Informationen zu den von Dir gewählten Materialien?
An welcher Stelle hast Du die Materialien definiert?
ANSYS hat bei der Grundinstallation nur den Baustahl...

Modell:
Aus dem Design Modeler oder (mit Materialzuweisung) aus einem CAD-System?
Wie / wo / mit welcher Flussrichtung hast Du den Strom eingeprägt?

Kontaktprobleme:
Das sollte man aus dem Modell erkennen können.

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Rainer Schulze

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schiene.png schienemitstromoben.png schienemitstromunten.png

Vielen Dank für deine schnelle Antwort, da merke ich mir auch dass ich mein Problem sehr schlecht beschrieben habe. Anbei ist die Geometrie was ich benutzt habe.

zu dem Material, diese Schiene bestehen aus Kupfer und es gibt eine Isolationsschicht dazwischen, diese Isolation soll Kunststoff sein. Es gibt bei uns schon bereits eine Biliothek von Materialien, da ist schon einige passende Material zu Verfügung und ich benutze die einfach. Die eigentschaften von Materiale sollte in Ordnung sein da ich paare einfache simulation ( kurze Zeit, einfache Stromverläufe und einfache Geometrie) durchgetestet habe.
Für die Stromeinprängungen habe ich Stromstärke gewählt, es gibt die Messergebniss aus dem Labor und ich verwende diese Ergebnisse. Positive Ströme an der Flächen wo die ströme herein fließen und negative Ströme wo die Ströme heraus fließen sollen.
Die Geometrie wurde aus Solid works gezeichnet, und dann in WB importieren. Kontakt bereicht wird von WB automatisch definiert.
Ich hoffe dass das Problem ist jetzt klarer geworden.

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Atomos

[Diese Nachricht wurde von Radeon am 11. Jul. 2014 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von Radeon am 11. Jul. 2014 editiert.]

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>>Positive Ströme an der Flächen wo die ströme herein fließen und negative Ströme wo die Ströme heraus fließen sollen.

Deine Bilder zeigen immer 0 A. Das passt nicht zur Beschreibung!
Wenn Du so simuliert hast, wundert mich die Warnung nicht.

Hänge doch mal die Ausgabedatei als Textdatei an Deinen Beitrag an.
Vielleicht kann man da ja eher sehen, was das Problem ist.

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Rainer Schulze

[Diese Nachricht wurde von Rainer Schulze am 12. Jul. 2014 editiert.]

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Also ich kann mir die Geometrie nicht vorstellen:
Wenn es eine Schiene ist, kann ja keine Isolation dazwischen sein!
(Soll die Untersuchung für Gleichstrom durchgeführt werden?)

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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>>Also ich kann mir die Geometrie nicht vorstellen

Ersetze "Schiene" durch "Blech".
Bei den Löchern kann man die drei Schichten erkennen.
Ich verstehe zwar nicht, welche Anwendung das haben soll, aber das muss mich im ersten Augenblick auch nicht interessieren.
Mich stört eher, dass Radeon offenbar wenig Ahnung hat, wie er berichten muss, damit Andere ihm helfen können.
Ein Student mehr, der schlecht vorbereitet ist. Aber vor vielen Jahren war ich bei meiner Abschlussarbeit auch nicht besser.

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Rainer Schulze

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Zuallererst ist physikalisches (elektrotechnisches) Verständnis erforderlich. So ist es in diesem Zusammenhang völlig abwegig, einen Strom 0 einzuprägen. In einem Nichtleiter (Isolator) fließt (voraussetzungsgemäß) kein Strom.
Einen Strom kann man an der Stirnseite eines Leiters (einer Schiene) einprägen. Dabei ist dann zweckmäßig an der Stromaustrittsseite das Potential auf Null zu setzen.

Für eine stationäre Lösung ist auch noch eine thermische Randbedingung (Konvektion an der Oberfläche) erforderlich.

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Hallo Rainer Schulzer,

Erstmal vielen Dank für deine Hilfe. Meine Simulation ist eigentlich eine transiente Simulation, die Zeitschritt beträgt im Bereich von nano bis micro Sekunde. Wenn es einmal eingeschaltet dann es dauert einige microsekunden bis der Strom durch fließen kann. In diesem Simulation ist der gesamte Zeit fast 2uS, und jeder Schritt dauert 2nS. In erste paarzig nS wird zuerst kein Strom fließt.
Welche Datei soll ich hier hängen? es gibt am ende Fehlermeldungen deswegen habe ich auch keine richtige Ergebnisse.

Schöne Grüße

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Atomos

[Diese Nachricht wurde von Radeon am 16. Jul. 2014 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von Radeon am 16. Jul. 2014 editiert.]

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Hallo Wosch,

Danke für deine Interesse an meinem Problem. Diese Geometrie ist ein Teil von unserem Wechselrichter Prüfstand (H-Brücke). da eine Seite der Schiene führt den Strom vom Stromkreis zu einem IGBT herein und andere Schiene führt den Strom vom IGBT bis zum Last.

Schöne Grüße
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Atomos

[Diese Nachricht wurde von Radeon am 16. Jul. 2014 editiert.]

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Hallo Rainer Schluzer,

Es tut mir sehr leid wegen dieser umbequemlichkeit. Da ich ein Ausländer bin und komme hier zum Studieren, ich habe schon versucht aber es ist mir immer noch sehr schwer mein Problem zu erklären. Ansonsten habe ich Ansys auch nur durch Beispiele selber gelernt. Es finde ich auch sehr schwierig da viele Einstellungen und Optionen sowie deren Anwendungen sind mir auch nicht wirklich klar. Hast du vielleicht für mich paare Vorschläge wie ich Ansys besser lernen soll?

Schöne Grüße

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Atomos

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Hallo Wosch,

Ich habe den Strom in Stirnfläche wo der Strom herein fließen soll, eingeprägt, und für den Stromausstritt präge ich an den Ausstrittfläche einen negativen Strom mit gleichem Betrag wie die Einprängung.
Ich wollte es eigentlich transient simulieren aber gibt es für diesen Fall nur stationäre Simulation (Thermisch elektrisch Analyse) deswegen habe einen klein Skript eingeführt mit dem Befehl " antype, trans" damit die Simulation zeitlich dürchgeführt wird und nicht stationärisch. Dabei habe ich auch eine Strahlung als thermische Last eingestellt.

Die Isolationsschicht ist nicht wirklich unbedingt benötigt. Ich habe gleiche Simulation durchgeführt aber mit einfache Geometrie. Ich habe einfach drei quadratische Blech verwendet, ansonsten sind alle Einstellungen gleich, mit Isolation funktioniert die Simulation nicht und ohne Isolation funktioniert sie. Kokomischeweise funktioniert die Simulation ohne den Befehl "antype, trans" auch nicht.

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Atomos

[Diese Nachricht wurde von Radeon am 16. Jul. 2014 editiert.]

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Es bleibt immer noch die Frage, mit welcher Frequenz fließt der Strom. Davon hängt ab, ob Stromverdrängungseffekte berücksichtigt werden müssen.

Sinnvoll ist aber, zuerst einmal eine stationäre Lösung zu rechnen.

Die Einarbeitung in Ansys geht am schnellsten mit einer stark veinfachten Geometrie. (Nur eine und nur eine einfache Schiene.)
Und dann nur schrittweise, also zuerst nur elektrische Rechnung und Ergebnis auf Plausibilität überprüfen.
Die Isolation spielt nur bei der thermischen Rechnung eine Rolle.

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Hallo Wosch,

Vielen Dank für Ihre Antwort. Die Gesamte Simulation was ich hier mache ist eigentlich nur der Einschaltvorgang, anbei kann der Strom einfach als ein Puls betrachtet werden (gesamte Simulationszeit ist 2uS), ich glaube dass die Stromverdrängungseffekte  hier nicht beachtet werden muss. ich versuche die Geometrie nicht zu stark zu vereinfachen.

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Atomos

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>>Da ich ein Ausländer bin ...

Über Probleme mit der Sprache schauen wir gerne hinweg.
Ich habe den Eindruck, es fehlen die Grundlagen zu FEM allgemein und ANSYS im Besonderen.
Es gibt hier bei cad.de in den letzten Jahren immer mehr Studenten, die erst bei ihrer Abschlussarbeit feststellen, dass man FEM und ANSYS nicht in zwei Tagen lernen kann.
Dieses Forum möchte eigentlich Hilfe zwischen Experten bei besonderen Problemen bieten.
Für Grundlagenschulungen hat keiner der Helfer Zeit.

>>...nur durch Beispiele selber gelernt

Das ist ein sehr mühsamer Weg.
Kaum geeignet für einen schnellen Erfolg.

>>Hast du vielleicht für mich paare Vorschläge wie ich Ansys besser lernen soll?

Schau in den Ausbildungsplan / das Vorlesungsverzeichnis Deiner Schule / Uni.
Es sollte dort Einführungskurse geben.

Schau in das Bibliotheksverzeichnis - Du solltest dort passende Bücher finden.
Beispiel:
http://www.ubka.uni-karlsruhe.de/kvk.html
Buchhandel:
www.buchkatalog.de
Ihre Suchanfrage 'Suchanfrage: ANSYS' lieferte Gesamttreffer (199)

Und wenn Du eine Lizenz für ANSYS von Deiner Schule oder Uni hast:
Sprich mit dem Betreuer für ANSYS und verschaffe Dir Zugang zur Unterstützung von der Firma ANSYS:
http://www.ansys.com/
http://www.ansys.com/Industries/Academic

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Rainer Schulze

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Hallo Rainer Schulze,

Danke für deine Hinweis, es gibt bei uns leider keine Vernünftige Vorlesung oder Einführungskurse über Ansys, der Betreuer kann mir das Problem auch nicht erklären. Ich versuche zur Zeit das Buch "FEM für Praktiker " zu lesen, aber es dauert recht lang bis man richtige Grundlagen über Ansys hat. Ich entschuldige mich für das unpraktische Problem, ich versuche nur das Problem zu lösen und anbei Ansys zu lernen.

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Atomos

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>>es dauert recht lang bis man richtige Grundlagen über Ansys hat

Ja, das geht uns allen so.

>>der Betreuer kann mir das Problem auch nicht erklären.

Vom Betreuer erwarte ich nur, daß er Dir erklärt, wie Du Hilfe aus der ANSYS-Internetseite erhältst.

>>Welche Datei soll ich hier hängen?

solve.out

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Rainer Schulze

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Bei einem Einschaltvorgang bitte beachten, der Strom kann nicht springen.
Für 2µs erscheint mir eine thermische Analyse nicht sinnvoll.
(Gerade im Einschaltvorgang treten Stromverdrängungseffekte auf.)
Was soll denn nun eigentlich berechnet werden?
(Mir scheint das elektrotechnische Verständnis Voraussetzung für die Finite-Elemente-Berechnung. Da wird auch die Ansys-Literatur nicht viel helfen.)

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Ein Einschaltvorgang ist in
"FEM für Praktiker Band 4 Elektrotechnik 2.oder 3.Auflage ab Seite 341"
beschrieben.
Ein Workbench-Beispiel gibt es ab Seite 285.

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Hallo Wosch,
Der Strom springt nicht, er wird nach jeder 2ns einmal vom Prüfstand abgelesen und gespeichert. diese Werte werden in Ansys als ein Stromkurve gegeben. Diese Simulation ist nur eine Anfang, Sie haben recht dass in 2uS doch kein thermische Änderung gibt, das Ziel ist ja diese Simulation bis zum stationären Zustand durch zu führen, da die Schaltfrequenz eines IGBTs mehrere KHz beträgt.  Es geht hier um die thermische Verhalten der IGBT-Module sowie die ganze Anordnung. Durch diese Simulation will ich erstmal die Stromdichte von dieser "Schiene"  einmal analysieren, thermische Änderung ist ja nur um testen ( soll 0 sein wegen kurze Zeit) Thermische Analyse ist eigentlich für längere Simulation.

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Atomos

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solve.txt

Hallo Rainer Schulze,

Vielen Dank für deine Hilfe, hier ist die Solve.out datei

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Atomos

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Die angestrebte Berechnung geht nicht mit dem Element solid226, da das nicht den Freiheitsgrad Vektorpotential hat. Damit ist eine direkt gekoppelte Berechnung nicht möglich.
Es muss also zuerst eine Berechnung mit einem Element durchgeführt werden, das den Freiheitsgrad Vektorpotential (solid236) hat. Und dann kann eine thermische Rechnung folgen. (auch abwechselnd)

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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>>das Ziel ist ja diese Simulation bis zum stationären Zustand durch zu führen, da die Schaltfrequenz eines IGBTs mehrere KHz beträgt

Du hast also eine Stromkurve mit zeitlichen Schritten von 2ns und willst bis zum stationären Endzustand rechnen. Je nach Masse und Bauform wird das mehrere Sekunden oder gar Minuten Realzeit bedeuten. Wie viele Tage Rechenzeit erwartest Du?

Was ist denn am Ende das Ziel der Simulation?

Aber auch der Prüfstand ist eine interessante Herausforderung.
Wie war das noch mit der Heisenberg'schen Unschärferelation:
Jede Messung beeinflusst den beobachteten Vorgang?
Ich hoffe für Dich, dass der Prüfstand nicht auch noch zu Deiner Aufgabe gehört.

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Rainer Schulze

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>>hier ist die Solve.out Datei

Diese Datei enthält schon einige Warnungen, aber auch einen Hinweis auf eine weitere Datei:
The model data was checked and warning messages were found.           
  Please review output or errors file ( C:\Work\Cuong\Ansys\Stromdichte 
vollständige Geometrie\_ProjectScratch\Scr7AF9\file.err ) for these   
warning messages.             

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Rainer Schulze

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Hallo Rainer Schulze,

Der Prüfstand gehört nicht zu meiner Aufgabe, ich simulieren nur teilweise die Bauteile wo höhe Stromsdichte und Temperatur eintretten können. Ich kenne mich mit dem Prüfstand auch nicht ganz konkrete. Ich bekomme die Messdaten und versuchen damit eine realitätsnahe Simulation zu realisieren.
Wegen stationäres Zustand wir wollen zuerst eine Periode simulieren und anhand dieser Ergebnis wird die Simulation einer Periode vereinfach . Mit dieser Vereinfachung wird die Simulation weiter durchgeführt. Ansonsten wird es nicht gehen. Wir wollen die thermisches Verhalten von dem IGBT Modul für bestimmte Betrieb und Bedingung analysieren.

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Atomos

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Wenn der Strom sinusförmig vorgegeben werden kann, kann elektrisch harmonisch gerechnet werden, und anschließend thermisch transient. Das führt dann zu akzeptablen Rechenzeiten.

Aber so wie bisher angelegt kann irgendetwas gerechnet werden, aber es bildet dann nicht die Realität ab.
(Man erinnere sich: Beim Einschalten fließt der Strom zuerst nur an der Oberfläche und dringt nach und nach in das Innere vor. Bei höheren Frequenzen ist auch so.)

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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