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Hallo,

ich bin gerade dabei Ansys AQWA mit Mechanical zu koppeln. Bei AQWA wird die Gleichung für die Potentialströmung um ein schwimmendes Objekt
gelöst. Die Lösung wird dann in Mechanical eingelesen um dann die Oberflächendrücke aus der Potentialströmung auf das FEM Gitter zu übertragen. Dies geschieht schrittweise für verschiedene Lastfälle (Wasserwellen definiert durch Amplitude, Richtung, Periode und Phase). Es werden also zu jedem "Zeit"-Schritt Drücke auf die benetzte Oberfläche des schwimmenden Objekts appliziert.

Da es sich um ein schwimmendes Objekt handelt und es nirgendwo fest verankert ist, hindert es also nichts daran einfach weg zu schwimmen. Daher müssen im jetztigen Fall die Weak-Springs von Mechanical aktiviert sein, sonst ist eine Lösung nicht möglich.

Ich würde die Weak Springs aber gerne durch ein realitätsnahes Leinensystem ersetzen. Das Leinensystem ist ist hier http://www.nrel.gov/wind/pdfs/47535.pdf auf Seite 21 definiert.

Mir würde es bereits reichen, wenn ich einfach an der richtigen Stelle die Federn mit entsprechender Steifigkeit modellieren und verankern könnte, sodass mein Floater nicht davon schwimmen kann.

Gibt es da eine adequate Lösung in Workbench, oder sollte man das in APDL machen?

Ich wäre euch für jeden Tip dankbar   

[Diese Nachricht wurde von diri3l am 27. Mai. 2015 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von diri3l am 27. Mai. 2015 editiert.]

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Moin,
und herzlich willkommen bei CAD.de.
Wir haben 2013 bei einem Floater relativ weiche Federn genau an den Mooringpunkten (3 Stück) in etwa in Seilrichtung angesetzt (so etwa 10 KN/m). Das ganze Modell (komplett neu als "Demonstrator-Anlage"  incl. Stahlstruktur) wurde in Mechanical erzeugt und auch gerechnet mit Drücken aus den WAMIT Wellenlasten für die wir vorher genau das FE-Gitter zum Datenaustausch definiert haben.

Ja, und Dank auch für die Literaturquelle 

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Gruß
Gerd
Hunde haben ein Herrchen oder Frauchen - Katzen haben Personal.

[Diese Nachricht wurde von smittytomcat am 27. Mai. 2015 editiert.]

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Danke für das herzliche Willkommen  

Habt ihr die Federn über ein COMBIN14 Element eingebaut? Ich bin ziemlich neu bei ANSYS und habe bisher nur mit der Workbench GUI gearbeitet. Die Federn muss man hier aber denke ich in Workbench Mechanical auch als APDL Skript einbinden oder?

Dass ihr sowas mit WAMIT schon mal gemacht habt, ist sehr interessant. Habt ihr die übertragenen Wellenlasten im FEM Gitter für eine Strukturanalyse verwendet? Ihr habt dann in WAMIT das hydrodynamische Gitter genau so definiert, wie es auch im FEM definiert war? Habt ihr damit eine Simulation im Zeitbereich oder im Frequenzbereich durchgeführt?

Ich schreibe gerade an einer Masterarbeit zur gekoppelten Simulation von Offshore Windenergieanlagen. Ziel ist es die hydrodynamischen Drücke aus der Potentialströmung "gleichzeitig" mit den Schnittkräften aus einem Mehrkörpersystem auf ein FEM Modell zu übertragen. Das heißt also ich habe in einem Mehrkörpersystem die gesamte schwimmende Windkraftanlage und lasse mir die Zeitreihe von Schnittkräften an einem bestimmten Detail ausgeben. Diese Zeitreihen werden dann als externe Last auf das FEM Modell appliziert.

Das Problem ist leider, dass dieser LoadMapping Prozess zwischen AQWA und Mechanical, also die übertragung der Drücke derzeit nur im Frequenzbereich möglich ist. Dafür gibt es die Tools AQWA2NEUT bzw. AQWA-Wave. Im Zeitbereich müsste man das selber implementieren. Das sprengt aber leider absolut den Zeitrahmen meiner Masterarbeit.

[Diese Nachricht wurde von diri3l am 27. Mai. 2015 editiert.]

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Bevor wir an die Auslegung der inneren Stahlstrukturen gegangen sind - das Solid Model der drei Beine und der Schwimmer dazwischen am unteren Ende der Beine gab es schon und ist ja auch schnell gemacht - haben wir ,d.h. der Kollege der die Wellenkraefte mit WAMIT berechnet und meine Wenigkeit zuständig für die Stahlstruktur - uns genau auf ein FE-Gitter festgelegt (Anzahl  der Elemente um ein Bein, in Beinhöhe etc. und da waren wie nicht geizig mit der Teilung).
Die Simulation in WAMIT fand im Zeitbereich für verschiedene Wellenlängen statt, wobei als Eingangsparameter für WAMIT auch eine Gewichtsschätzung mit Schwerpunkt und allen! Massenträgheitsmomenten (auch den Komponenten auf den Nebendiagonalen) anhand des Solid-Models notwendig war.
Als wesentliche Größe zur Ermittlung der maximalen Beanspruchung wurde die Beschleunigungen im Schwerpunkt verwendet  (muß ich nochmal genau nachfragen). Genau für die entsprechenden Zeitpunkte (je Welle waren es 2)  wurden dann die Drücke auf das FE -Netz aufgebracht zusammen mit den berechneten translatorischen und rotatorischen Beschleunigungen.

Ziel der Untersuchung war dann die Ulitmate Limit Strength Analyse des inneren Struktur mit dem Turmfuß. Fatigue Untersuchungen fanden nicht mehr statt

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Gruß
Gerd
Hunde haben ein Herrchen oder Frauchen - Katzen haben Personal.

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Danke für die ganzen Infos. Das ist sehr spannend, da es meines Wissens gerade nur die zwei Möglichkeiten für die Wellenberechnungen gibt. AQWA und WAMIT. Fatigue Untersuchungen bei Fluid Structure Interaction mit einem Potentialströmungsmodell sind für mich erst mal Zukunftsmusik. Damit werde ich mich gerne später mal befassen (wenn mein Job später hoffentlich damit zu tun hat).

Für unsere Zwecke hier, wäre aber eine volle Kopplung des strukturmechanischen und hydromechanischen Modells im Zeitbereich wichtig. Da ja bei uns noch aerodynamische Lasten von der Windenergieanlage durch ein Mehrkörpersystem berechnet und als externe Lasten auf das FEM Modell übertragen werden. Dafür muss ja zu jedem Zeitschritt bekannt sein, wo sich die Substruktur und der "Aufbau" befindet.
Aber das passt wie gesagt leider nicht mehr ganz in meine Abschlussarbeit   

Eine Frage hätte ich aber jetzt noch abseits der Theorie:

In meinem Modell in Mechanical (Workbench) werden automatisch die Weak Springs eingeschaltet, weil er das Modell sonst nicht lösen kann. Die Verschiebungen sind wohl wirklich sehr groß. Mir ist nun aufgefallen, dass in dem Workaround geschrieben steht, dass die Hydrostatik seperat modelliert werden muss. Also unabhängig von den importierten Wellendaten aus AQWA. Doch trotz der nun in Mechanical eingebauten Hydrostatik, die meiner Meinung nach für einen realistischen Auftrieb sorgen sollte, sind die verschiebungen des Floaters noch sehr groß (er haut ab). Ich bin mir nun nicht sicher, ob das einfach völlig egal ist und außer acht gelassen werden kann. Die Ansätze in den Tutorials verlassen sich da ja ganz auf die Weak Springs. Wenn ich die Kräfte durch die Weak Springs im Postprocessing ausgeben lasse sind diese um Größenordnungen kleiner (Haltende Kräfte maximal 7,3e7 N), als die resultierenden Kräfte in der Hülle (Maximale Spannungen in der Hülle ca 2,1*10e8 Pa) des Floaters. Das entspricht etwa dem Faktor 1:28. Dies ließe ja darauf schließen, dass die Ergebnisse trotz der Weak Springs recht vernünftig sind. Ist das so korrekt?

[Diese Nachricht wurde von diri3l am 01. Jun. 2015 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von diri3l am 01. Jun. 2015 editiert.]

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