---

Druck1.JPG Druck2.JPG

Hallo zusammen,
ich möchte in Ansys Workbench einen Tank auf Druck auslegen. Dies geschieht mittels statisch-mechanischer Analyse. Jetzt stelle ich mir die Frage wie ich dies bei Ansys anzustellen habe. Die Vermutung ist, dass der Behälter nicht mit Druck, sondern mit einer Druckkraft bezogen auf die ausgewählte Fläche rechnet.

Zur verdeutlichung habe ich hier 2 Fälle angehängt.
Im ersten Fall lasse ich den Druck auf Konus und Klöpperboden angreifen.
Im zweiten Fall auf die gesamte Innenseite des Druckbehälters.

Bei der Auswertung sind die Vergleichsspannungen komplett unterschiedlich. Eine Verformung oder Spannungskonzentration im zylindrischen Teil ist jedoch unrealistisch.

2. Frage:
Gibt es eine Möglichkeit das ganze zu vereinfachen? Da der Konus exzentrisch ist, kann ich nicht mit Symmetrie arbeiten.

3. Frage:
Im Betriebsfall entsteht im inneren eine Temperatur von 150°C. Wie stelle ich dies in Ansys realistisch dar. Stichpunkt thermisch-stationäre Analyse? Kann ich die Ausgabe der thermisch-stationären Analyse auf die statisch-mechanische beziehen? Also dass ich Spannungswerte bei Betriebsbedingungen von 150°C bekomme?

Hoffe das ist nun nicht zu viel auf einmal und mir kann wer helfen  

[Diese Nachricht wurde von toxo125 am 22. Jul. 2016 editiert.]

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hallo,

ich vermute eher, dass das damit zusammenhängt, dass keine Ersatzkräfte für die nicht dargestellten Decken aufgebracht sind, und die Druckbelastung daher nicht im Gleichgewicht ist.
Gibt es Reaktionskräfte? Bei einem geschlossenen Behälter sollte die Null sein (ohne Gewichtskraft) oder eben dem Gewicht entsprechen (mit Gewichtskraft).
Ist das so?
Zur 3. Frage: Ja.

Viele Grüße
CG

------------------
Christof Gebhardt

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

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hallo Herr Gebhardt,
vielen Dank für die Antwort. Heißt dies, ich muss den Behälter in Ansys in einem geschlossenen System darstellen und es gibt keine Möglichkeit diesen zu vereinfachen? Submodeling ist in Ansys 13.0 noch nicht verfügbar oder?

Das Füllvolumen wurde durch eine externe Kraft dargestellt. Das Eigengewicht über die Erdanziehungskraft.

[Diese Nachricht wurde von toxo125 am 25. Jul. 2016 editiert.]

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Die Bilder zeigen etwas anderes.
Die Bilder zeigen Druck auf einem Behälter, der irgendwo offen ist.
Wo gibt es sowas?
Ein Luftballon z. B.
Was macht der, wenn er offen ist?
Er fliegt weg, weil die Kräfte nicht im Gleichgewicht sind.
Einfach mal einen Kreis malen, mit dem Radierer eine "Öffnung" reinbringen, dann Druckkräfte aufbringen und überlegen, wie es um das Gleichgewicht bestellt ist.
Die Lösung?
Projizierte Fläche der Öffnung berechnen. Druck dazunehmen. Ersatzkraft ermitteln. Aufbringen. Gleichgewicht prüfen (nur mit Druck muss die Reaktionskraft an den Lagern ingenieurtechnisch Null sein).

Viele Grüße
CG

------------------
Christof Gebhardt

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

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Druck3.JPG

Alles klar ich habe das Modell mal überarbeitet.
Jetzt ist der Druckraum geschlossen und die Spannungswerte sind auch weit realistischer. Sofern ich nicht gerade einen eingeschweißten Stutzen betrachte wäre dies für mich die einfachste Lösung.
Das mit den Kräften auf projizierte Flächen funktioniert nicht so ganz wie ich das möchte. Kann ich eine Kraft auch auf eine "virtuelle Fläche" beziehen?
Das berechnen der projizierten Fläche und der resultierenden Druckkraft, die gegen die Kraft aus dem Tank wirkt ist kein Problem, das Auswählen einer Fläche auf die ich die Kraft dann beziehe schon.
Gibt es eine Möglichkeit, allein den kritischen Bereich zu betrachten, ohne das gesamte Modell rechnen zu müssen und um eine größere Genauigkeit zu erzielen?
In Ihrem Buch beschreiben sie hier Verfeinerungszyklen und Konvergenzkriterien. Leider ist der Körper zu groß um hier mit konvergenz zu rechnen.

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hallo,

1. ich würde die Kraft auf die Randlinie der Öffnung aufbringen
2. Spannungswerte an Stutzen: Sind Sie sicher, hier keine Singularitäten auszuwerten? Ich kenne das Modell nicht genau, aber wenn dort eine Fläche auf einer anderen steht und einfach so miteinander verbunden wurde, ist das ein klassisches Exemplar einer S.
3. Man kann mit der Submodelltechnik wie in einer Art FEM Lupe nach einer groben Globalanalyse ein Teilbereich "herausschneiden" und dann fein betrachten. Macht aber nur Sinn, wenn keine Singularitäten enthalten sind bzw. wenn sie nach einer geeigneten Methode berücksichtigt werden.

Kernfrage also: Wie sieht so ein Spannungsbereich am Stutzen aus? a) Geometrisch b) vom Spannungsverlauf her.
Probieren Sie auch mal, dort das Netz lokal zu verfeinern. Wenn der Spannungswert mit feiner werdendem Netz höher wird, liegt eine Singularität vor (da würde ich fast drauf wetten).

Viele Grüße
CG

------------------
Christof Gebhardt

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

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Druck4.JPG

Hallo,

zu 1: Wenn ich das richtig verstanden habe, lege ich also die Druckkraft auf den kompletten Innentank, danach setze ich eine "externe Kraft", mit der Höhe der flächenbezogenen Druckkraft senkrecht zum Ausschnitt. Am Konus gehe ich dann entsprechend senkrecht des Stutzens/Einschweißflansches vor. Die Kräfte aller 3 Ausschnitte müssten dann bestimmt über F=p*A kleiner sein als die Druckkraft auf die Mantelfläche des Tanks (resultierend aus der weit kleineren projizierten Fläche). Oder müssten diese 3 Kräfte für Gleichgewicht sorgen, wären also genauso groß zu wählen, wie die Druckkraft auf den Innenmantel?

zu 2: Anhang einer Auswertung, nachdem ich wie in 1. beschrieben die Kräfte aufgesetzt habe.

zu 3: ist dies nicht erst ab Ansys 14.5 verfügbar? Wenn nein, gibts in Ihrem Buch eine Art Anleitung dazu? Wurde hier leider nicht fündig bisher.

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hallo

zu 1.:
Den ersten Satz verstehe ich, den Rest nicht.
Bitte einfach mal den Kreis malen, Innendruck aufgeben, dann ein Stück wegradieren, dann wird klar, wie die Ersatzkraft für den fehlenden Deckel aufzubringen ist.
Rein aus der verbalen Beschreibung mit Konus... Mantel... senkrecht... Innenmantel... werde ich nicht schlau. Entweder mehr Details (Bilder, Bilder, Bilder) posten oder durch Überlegen und Kontrollieren der Reaktionskräfte die Randbedingungen anpassen.

zu 2.:
Das ist eine Singularität. Unendlich scharfe Ecke = unendlich hohe Spannung. Vergleichen Sie gemittelte und ungemittelte Spannungen. Bei guten Netzen sind die nahe beieinander (ingenieurtechnisch gleich). In so einer Ecke können sie das nicht sein. Wenn Sie weiter verfeinern, wird der rote Bereich weiter in die Ecke wandern, das Ergebnis aber nicht gut werden.
Zu Schweißnähten gibt es hier im Forum schon ziemlich viele Posts.
Nenn/Struktur/Kerbspannungskonzept sind Begriffe, die früher oder später auftauchen.

3. Es gibt dazu ein Beispiel (Siebtrommel), ab welcher Version die Submodelltechnik verfügbar ist, weiß ich aber nicht mehr aus dem Kopf. Zuerst ist aber Punkt 2 zu bearbeiten.

Viele Grüße
CG

------------------
Christof Gebhardt

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

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP