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  Konvergenz-Problem bei großer Verformung

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Autor Thema:  Konvergenz-Problem bei großer Verformung (5036 mal gelesen)
emuuu
Mitglied
Ingenieur


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Beiträge: 13
Registriert: 21.08.2012

erstellt am: 31. Jul. 2014 14:44    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


Profil.png

 
Guten Tag allerseits,

ich ärgere mich nun schon seit einigen Tagen mit dem immergleichen Problem rum: Große Verformung.

Ich möchte ein Hutprofil (siehe Bild)zunächst stauchen (im realen Fall würde das Profil dann auffalten respektive lokal knicken). Als Lagerungs- u. Lastbedingung verwende ich die externe Verschiebung (remote displacement) auf den Frontflächen des Profils. Auf der Lagerseite fessel ich das Profil komplett (alles =0), auf der Lastseite gebe ich 250mm Verschiebung (entspricht 50% der Ursprungslänge des Profils) auf und alle andren Richtungen ebenfalls =0. Kontaktbedingungen habe ich keine.
Als Material verwende ich den Standardbaustahl erweitert um eine Fließkurve (also nichtlineares Materialverhalten).

Als Analyseeinstellungen verwende ich folgende:
Automatische Zeitschrittsteuerung: Ein
Anfängliche Substeps: 100
Min Substeps: 10
Max Substeps: 1000
Alle anderen Einstellungen sind auf Standard-Einstellung belassen.
Als Elemente verwende ich SolidShells.

Mein Problem ist nun, dass die Rechnung sobald ich große Verformung aktiviere nach dem 1. Substep nicht mehr konvergiert. Meistens mit dem Error
*** ERROR ***
Preconditioned conjugate gradient solver error level 1. Possibly, the
model is unconstrained or additional iterations may be needed. Try
running with a multiplier MULT > 1 in EQSLV command (3 > MULT > 1).

und dem Hinweis, dass einige Elemente stark verzerrt sind.


Folgendes habe ich bereits versucht:
-Statt der externen Verschiebungen auf der Lagerseite eine "Fixierte Lagerung" und auf der Lastseite eine normale Verschiebung
-Die Zahl der Iterationen via NEQIT künstlich hochgeschraubt
-auf beiden Seiten Rigids eingebaut und über diese die Last/Lagerung realisiert (Verbund, reibungsfrei, reibungsbehaftet und rau getestet)
-Da direkt an den Lastflächen Verformungen auftreten müssten habe ich auch die Lagerungen dorthingehend gelockert allerdings auch ohne Erfolg

Nichts davon hat zum Ergebnis geführt, die Errors und Warnings deuten auf unzureichende Randbedingungen hin. Allerdings bin ich mittlerweile beim Raten angekommen und habe leider keine weiteren Ideen und hoffe darum hier auf Vorschläge.


Vielen Dank und beste Grüße


P.s.: Ich arbeite mit Ansys Workbench 15

[Diese Nachricht wurde von emuuu am 31. Jul. 2014 editiert.]

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cgebhardt
Moderator
Maschinenbauingenieur


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Beiträge: 1449
Registriert: 20.11.2000

erstellt am: 31. Jul. 2014 23:35    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für emuuu 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo,

Was soll denn am Ende die Aussage der Analyse sein?
Steifigkeit?

Vorschlag: Über explizite Lösung nachdenken.
1. WB LS-Dyna extension herunterladen und installieren. Extension im Projekt aktivieren.
2. Volumen in Schalen umwandeln.
3. Mapped Mesh definieren
4. Body Interaction definieren (Profil mit sich selbst in Kontakt)
5. Last in 100 ms aufbringen
6. Rechnen (wird vermutlich keine 3 min dauern)
7. Energieübersicht prüfen
8. Zeithorizont so anpassen, dass immer noch eine statische Lösung vorliegt, und die Rechnung hinreichend schnell ist.


Siehe auch Beispiel 20/21 hier,
http://downloads.hanser.de/index.asp?isbn=978-3-446-43919-1&nav_id=7685656&nav_page=2
wenn Buch vorhanden, auch Kapitel 4.4 (Nichtlin. Dynamik) anschauen.

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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emuuu
Mitglied
Ingenieur


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Beiträge: 13
Registriert: 21.08.2012

erstellt am: 15. Aug. 2014 09:00    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


Zerschossen.png

 
Vielen Dank erst mal für den ausführlichen Tipp. Leider ist die LS-Dyna Extension auf meinem Uni-Rechner nicht verfügbar.

Gibt es denn keine Möglichkeit das mit einer statischen Analyse in WB zu lösen?

Mein Hauptproblem ist, dass mein Modell immer "explodiert" (siehe Bild) sobald das Knicken auftreten sollte. Ich habe es auch schon über eine (durch vorherige Eigenwertanalyse) aufgebrachte Imperfektion versucht. Immer mit dem gleichen Ergebnis. Die Solver-Ausgabe ist dabei auch nicht sonderlich hilfreich: Es treten keine unüblichen Warnings auf und die Rechnung bricht in Substep xy nach Bisection 1 ab mit der Meldung, dass keine konvergente Lösung gefunden wurde und ein Element stark verzerrt ist (was anhand des Bildes ja logisch ist).
Bei den Eigenwerten ist mir aufgefallen, die ganzen Beul-Modi auch nicht dem entsprechen (nur zwei annähernd), was in der Realität auftritt.

Mir gehen mittlerweile wirklich die Ideen aus.

Beste Grüße
emuuu

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solve1
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Berechnungsingenieur


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Beiträge: 624
Registriert: 27.05.2008

Ansys APDL
Ansys WorkBench

erstellt am: 15. Aug. 2014 11:07    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für emuuu 10 Unities + Antwort hilfreich

hi,
na wenn man mal drüber nachdenkt dann neigt man dazu die Frage
Zitat:
Gibt es denn keine Möglichkeit das mit einer statischen Analyse in WB zu lösen?
eher mit nein als mit ja zu beantworten.
Weil das Beulen/Knicken ein Instabilitätsproblem (auch Verzweigungsproblem) darstellt was an dem Punkt an dem die Strucktur instabil wird, sprich knickt, nicht mehr statisch bestimmt ist. Es gibt schlicht kein keine eindeutige Lösung der Verschiebung zu den Lastrandbedingungen (es gibt mehrere). Daher die Rechnungsabbrüche.

Dein erster Schritt, verschiebungsgesteuert zu rechnen, ist richtig.
Wenn du jetzt deine Last deutlich langsamer steigerst. Was insbesondere heißt dein Profil nicht gleich auf 50% der Ausgangslänge zusammenzustauchen. Sondern eher bis knapp über dem Knickpunkt mit vielen möglichen Substepps (max steps) dann wird sich der iterationsverfahren per Bisektion bis kurz an den Knickpunkt herantasten. Sprich es gibt keine Lösung für die ganze Last, da die Struktur vorher knickt. Die Reaktionslast an den Randbedingungen entspricht dann der Knicklast.

Wenn du jetzt noch über den Knickpunkt hinaus willst, wäre die Aktivierung des Bogenlängenverfahrens sicher eine gute Idee.

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emuuu
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Beiträge: 13
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erstellt am: 15. Aug. 2014 11:23    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Die Idee hatte ich auch schon, aber ich glaube mein Problem greift in dem Fall schon vorher. Ich gebe zwar direkt 250mm Verschiebung vor aber dadurch, dass die Zahl der möglichen Substeps sehr frei ist müsste ich doch zumindest einige Substeps mit ein paar mm Verschiebung konvergiert kriegen oder?

Z.b. dass bis 10mm alles funktioniert und im folgenden Substep dann Konvergenzprobleme auftreten. Allerdings tritt bei mir das Problem schon bei 0,9mm Verschiebung auf. Daher verzweifle ich momentan etwas, da die Randbedingungen hier ja ziemlich einfach sind: links auf die Stirnkanten eine feste Lagerung, rechts eine Verschiebungsbedingung.


Das Nachbeulverhalten interessiert mich hier nur Sekundär, natürlich ist das überkritische Verhalten in der späteren Analyse auch interessant (vor allem die schönen Bilder für die Präsentation   ) aber in erster Linie brauche ich eine Kraft-Weg-Kurve bis zum Versagenspunkt. Ist da mein Denkansatz falsch? Vllt is meine Vorgehensweise hier nicht die richtige weil ich Beulanalysen bisher nur mit Abaqus gemacht habe und es darum so gewöhnt bin.

[Diese Nachricht wurde von emuuu am 15. Aug. 2014 editiert.]

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solve1
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Ansys APDL
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erstellt am: 16. Aug. 2014 11:56    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für emuuu 10 Unities + Antwort hilfreich

hi,
ich glaub du überschätzt mglw. die Last die deine Struktur aushält. Denk z.B an lokales beulen o.d.g.

hast du schonmal ne lineare beulanalyse gemacht ? zur Orientierung wo man denn so liegt.
und du bekommst ne Idee der mögl. beulformen. GGf hast auch ne vorlage für ne Imperfektion.

wie hast du die remote points definiert ? deformable oder rigid ?
versuche mal mit normalen displacements. das sollte gehen da du die Rotationen onehin sperrst.

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emuuu
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Registriert: 21.08.2012

erstellt am: 21. Aug. 2014 09:37    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Ja, die Beulanalyse habe ich schon gemacht (auch die nicht-lineare mit vorgegebener Imperfection)

Mein Problem hierbei ist, dass die ersten drei Beulmodi absolut nicht denen entsprechen die in den Versuchen auftreten (da knickt das Profil exakt in der Mitte und wird zusammengeschoben).

Wenn ich mit normal displacement rechne habe ich am Ende einfach nur einen halb so großen Körper mit der gleichen Form und sehr viel Spannung.

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