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Konusverbindung.PNG

Hallo,

ich möchte in ANSYS (vorzugsweise 15.0 oder 17.0) eine Konusverbindung herstellen, indem ich die zwei Teile über eine Kraft miteinander verpresse (siehe .png).

Es wird von oben eine externe Kraft von -12kN aufgebracht um dies zu erreichen, der Kontakt zwischen den beiden Mantelfächen steht auf reibungsbehaftet mit einem Reibfaktor von 0,4.

Nachdem ich ein ziemlicher Neuling in puncto Simulation mit ANSYS bin, gehen mir langsam die Ideen aus, wie ich den Kegelpressverband sinnvoll erzeuge. Mit der Art und Weise, wie ich es momentan mache, wird der Konus leider nicht ausreichend weit nach unten gepresst . Das Problem mit einer Verschiebung zu lösen ist insofern suboptimal, weil diese nicht gegeben ist, sondern nur die Kraft von oben (12kN).

Momentan rechne ich stat.-mech.
Ich hoffe jemand hat mit Pressverbänden Erfahrung bzw. eine zündende Idee, wie ich eine ausreichende Verpressung der Teile erreichen kann.

Danke schonmal für jede Hilfe.
Viele Grüße

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>>eine zündende Idee

Benutze die Forensuche!
Beispiele:
http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum101/HTML/005757.shtml#000001
http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum101/HTML/003301.shtml#000002

>> Mit der Art und Weise, wie ich es momentan mache, wird der Konus leider nicht ausreichend weit nach unten gepresst .

Das ist eine Aussage, die keineswegs Klarheit schafft.
Was machst Du denn?
Ein Bild könnte hilfreich sein!
Nur lässt das Bild oben kaum Rückschluss auf deine Vorgehensweise zu...

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Rainer Schulze

[Diese Nachricht wurde von Rainer Schulze am 02. Mai. 2016 editiert.]

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Kontaktbedinungen.PNG

Im Forum habe ich natürlich schon gesucht, leider waren da keine für mich hilfreichen Tipps dabei 

Welche Informationen werden denn genau benötigt?

wirkende Lasten:
- von oben 12kN zum Verpressen des Konus
- am Boden des männlichen Konus fixierte Lagerung

Kontakteinstellungen: siehe .png

Ich hoffe, da war was aussagekräftiges dabei??

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rkontakt.PNG

>>Kontakteinstellungen: siehe .png

Da schaue ich aber auf ein anderes Fenster...
Nicht das die von mir gezeigten Einstellungen auf Dein Szenario zutreffen, aber Dein Bild enthält nur wenig Informationen.

>>Welche Informationen werden denn genau benötigt?

Was bringt Dich auf die Idee, dass das Simulationsergebnis nicht korrekt ist?
(Wenn es nicht Deiner Erwartung entspricht - worauf stützt Du Deine Erwartung?)
Und wie groß ist die Abweichung zwischen Simulationsergebnis und Deiner Erwartung?
Jetzt könnte ich noch ein Fass aufmachen und mit der Frage beginnen, ob denn die Materialeigenschaften richtig definiert sind...
Wie groß sind die Winkel der beiden Konen?
Wie sind die Startbedingungen - Kontakt geschlossen oder offen?
Es ist immer schwierig so aus der Ferne und ohne vollständige Kenntnis des Szenarios genau die richtigen Fragen zu stellen.

>>Im Forum habe ich natürlich schon gesucht, leider waren da keine für mich hilfreichen Tipps dabei

Da gab es beispielsweise Hinweise zur Vernetzung.
Das von Dir erzeugte Netz habe ich noch nicht gesehen...

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Rainer Schulze

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Bilder.zip

Ok, dann will ich es mal versuchen.

Ich arbeite momentan an zwei Szenarien. Einmal verwende ich eine Kraft, um die Teile zu verpressen und einmal eine Verschiebung. Für beide Szenarien verwende ich dasselbe CAD-Modell.
In dem Modell ist der Abstand zwischen den beiden Konusflächen <1 mm modelliert. Der männliche Konus hat einen Durchmesser von 12 (oben) und 13 mm (unten)--> Winkel 1.51°. Der weibliche Konus hat den selben Winkel, oberer Durchmesser 11.79 und der untere 12.7 mm. Material habe ich der ANSYS Bibliothek entnommen. Anbei ein Ordner mit diversen Einstellungen.

Szenario 1: Aufbringen einer Verschiebung
- Verschiebung des Kopfteils um 4mm nach unten
- Verwendung von 2 Lastschritten: Belastung, Entlastung
Problem: Ich bekomme zwar akzeptierbare Ergebnisse für den Kontaktstatus, allerdings ist eine Verschiebung eben unpräzise, wenn die Verpressung eigentlich über eine Kraft erzeugt wird.

Szenario 2: Aufbringen einer Kraft zum Verpressen
- Netz, Kontakteinstellungen, Analyseeinstellungen sind gleich
- Kraft auf Stirnfläche des Kopfteils
- 2 Lastschritte: Belastung, Entlastung
Problem: Nachdem ich das Netz der beiden Kontaktflächen aneinander angeglichen habe, bricht ANSYS die Berechnung (vermutlich wegen Kontaktproblemen (Solver-Pivot-Warnungen)) ab.

Ich hoffe, das ist etwas präziser.
Danke für die Geduld.

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>>Problem: Nachdem ich das Netz der beiden Kontaktflächen aneinander angeglichen habe, bricht ANSYS die Berechnung (vermutlich wegen Kontaktproblemen (Solver-Pivot-Warnungen)) ab.

Die Netze sind offenbar freie Tetraedernetze.
Ich würde es mal - von den Stirnflächen ausgehend - mit Hexaedern versuchen, gleiche Anzahl von Unterteilungen auf beiden Teilen, voranschreitende Front.
Letzteres wird bei dem oberen Teil wegen des Hebels/Halters nicht klappen. Ist der für die Simulation relevant?
Notfalls kannst Du das obere Teil in zwei Teile auftrennen, die Du getrennt vernetzen kannst.

Alternativ stelle ich mir die Frage, ob man die Kontakteinstellungen verbessern kann. Da ist meine Erfahrung gering, aber es gibt ja auch noch andere Helfer.

>>Ich hoffe, das ist etwas präziser.

Ja, danke.
Ich hatte zunächst nicht so recht gesehen, was Dir an Deiner Simulation nicht gefällt.

Nur eines noch:
Was ist das Ziel der Simulation?
Was willst Du als Ergebnis berechnen?
Wenn Du Szenario 1 in Erwägung ziehst, kann es ja nicht die endgültige Position sein, die Du berechnen willst.

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Rainer Schulze

>>Der weibliche Konus hat den selben Winkel

Das muss ich Dir jetzt mal glauben - die Höhenangabe fehlt...
Ich habe gerade eben auf V17 aufgerüstet und werde mit Deinen Angaben mal ein einfaches Modell nachstellen.

[Diese Nachricht wurde von Rainer Schulze am 02. Mai. 2016 editiert.]

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Danke, das mit dem tetraedrischen Netz ändert leider nichts an der Tatsache, dass er es nicht berechnen kann.

Der Halter wird in einem zweiten Simulationsschritt von oben belastet, es sollen die Spannungen in der Pressverbindung untersucht werden, vor allem die am männlichen Konus. Aber ohne Vorspannung kein weiterer Lastschritt 

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Hallo,

bei kraftgesteuerter Belastung gibt es für Iterationen, wo sich der Kontaktstatus von geschlossen auf offen ändert eine Starrkörperbewegung, und es kann keine Lösung mehr geben (allg. Problem in der FEM).
Deshalb gibt es immer wieder den Vorschlag, weggesteuert zu arbeiten.
Ja, den Weg weiß man nicht. Was macht man also?
Man gibt einen Weg in mehreren Schritten auf (Lastschritte) und schaut dann die Reaktionskraft an. Für das Lastniveau, das dann dem gewünschten entspricht, schaut man sich dann die Lösung an. Evtl. muss man ein zweites mal mit verfeinerter Schrittweite rechnen, wenn man weiß, auf welchem Verschiebungsniveau man sich ungefähr befindet.

Es gibt auch noch andere Methoden (z. B. Kontaktdämpfung), die aber wiederum weitergehendere Kontrollmechanismen auf Anwenderseite erfordern. Obige Methode ist einfach und robust, daher immer wieder empfohlen.

Viele Grüße
CG

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Christof Gebhardt

CADFEM GmbH
Marktplatz 2
85567 Grafing
Tel. +49 (0) 8092 7005 65
cgebhardt(at)cadfem.de
www.cadfem.de

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Reaktionskrafte.zip

Hallo,

vielen Dank für diesen sehr hilfreichen Tipp.
Leider hab ich jetzt Probleme mit der Interpretation und hoffe da kann mir auch jemand helfen...
Ich hab mir 3 verschiedene Kraftreaktionen ausgeben lassen (s. Bilder):
- Kontaktbereich (Extraktion des Ziels)
- Kontaktbereich (Extraktion der Quelle)
- Randbedingung: Verschiebung

Ich hab mir jeweils die GESAMTkraftreaktion ausgeben lassen.

Die reale Belastung entspricht 12 kN von oben auf das Kopfteil, um die Teile miteinander zu verspannen.
Muss ich bei den ausgegebenen Werte etwas subtrahieren oder rumrechnen?
Mich macht etwas stutzig, dass bei kleinen Verschiebungen sehr hohe Reaktionskräfte entstehen, jedoch KEIN HAFTENDER Kontakt.
Wenn ich etwas verspanne, sollte dieser jedoch haftend und nicht gleitend sein?
Irgendwo stehe ich auf dem Schlauch. Ich hoffe mir kann jemand helfen.

Viele Grüße
und schonmal Danke

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