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Autor Thema:   Kontaktprobleme, Reibung, große Verformung, MKS, Schraubenvorspannung, ANSYS WB (491 mal gelesen)
efw380
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pic.3.png

 
Hallo,
im Rahmen einer Studienarbeit untersuche ich den Spannungseintrag einer Rohrschelle in Abhängigkeit vom Anzugsmoment auf verschiedene, dünnwandige Querschnitte und Materialien.
Geom.:
Mein vereinfachtes Modell besteht aus einem inneren, idealen- und einem äußeren, modifizierten Kreisring (~165mm Durchmesser).
Die Materialpaarung besteht zunächst aus Edelstahl NL (Schelle) und Aluminium Legierung NL (Dummy).
Load:
Die Verformung (bzw. Kontraktion) der Schelle wird in 12 Uhr Position durch eine „Bolt Pretension“-Bedingung innerhalb einer Quadergeometrie erzielt, wobei die Verschiebung zw. 0,5 bis 5mm betragen soll. (Die dadurch erzielte Verformung der Schelle kommt dem original am Nächsten.)
Mesh:
Das Netz besteht aus gesweepten Volumenelementen (Hex20/ SOLID186; Hex8/ SOLSH190), wobei der Dummy zw. der 11 und 1 Uhr Position geslict wurde um eine Netzverfeinerung zu erzielen (Hex20). In Summe ~60k Knoten und ~15k Elemente. (Physics Preference: Nonlinear Mech.)
RB’s:
Die Schelle ist 0,5 x 5mm im Querschnitt und wird durch eine „Remote Displ.“-Bedingung in 6 Uhr Pos. an einem kleinen geslicten Volumen festgehalten.
Der innere Kreisring (gen. Dummy)(zunächst 0,5 x 5mm) wird durch eine flächige Reibbedingung (10%) in der Schelle gehalten. Zusätzlich gibt es eine „Bonded“-Bedingung in 6 Uhr Position zur Schelle und eine „Displ.“-Bedingung zw. jeweils einer Außenkante der Schelle und des Dummys.
Für alle Kontakte (Bonded & Friction) gilt: symmetric, Augumented Lagrange & Nodal-Normal from Target. Des Weiteren gilt für die Reibbedingung einen Steifigkeitsfaktor von 1E-7 (& update each it.), ein Offset von -1E-2mm (no Ramping) und automatische Bisektion.
Setup:
Die Steuerung der Analyse erfolgt per Zeitschritt, wobei bei 1E-6s begonnen wird. Weiterhin wurden schwache Federn, große Verformungen, die Energiestabilisierung (default setup) und „Line-Search“ aktiviert. Zur Fehlersuche werden auch Newton-Raphson Residuen berechnet.
Gewünschtes Ergebnis:
Die Verformung des „Schellenkopfes“ bewirkt eine Zug- und Biegespannung in der Schelle. Diese wiederum bewirkt über eine Scherspannung eine Druck- und Biegespannung im Dummy was im schlimmsten Fall zum Beulen des Dummys in der 12 Uhr Position führt.
Fehler:
Bisher konnte das gewünschte Ergebnis nur einmal mit der „original Geometrie“ erzielt, aber leider nicht reproduziert werden.
Alle anderen bisher unternommenen Versuche brachen automatisch nach dem ersten konvergierten Lastschritt ohne Last, nach einem gewissen Prozentsatz ab und hatten zum Teil mehrere Gründe:
-abrupte Änderung des Kontakt Status
-Starrkörperbewegung durch Unterdefinierung
-Ungültigkeit von RB’s durch die Effekte großer Verformung
-große Element Verformungen
Unternommene Schritte:
Bisher wurden „sämtliche“ Variationen der Kontakt- und Netzsteuerung in Verb. mit unterschiedlichen RB’s untersucht (im Rahmen der Zulässig- und Sinnhaftigkeit).
Auch die Analyseeinstellungen sind bereits auf die bestmögliche Kraftkonvergenz hin optimiert.
Des Weiteren wurde ebenfalls ein Shell Modell untersucht, doch gelang es dabei nicht die gewünschte Verformung abzubilden.
Fragen an CAD.DE:
1. Allem Anschein nach, scheint sich das Problem auf den Kontaktbereich zw. Schelle und Dummy zu beschränken. Gibt es daher Vorschläge zur Modellierung die eine Konvergenz bewirken bzw. worin besteht ein möglicher Fehler in den oben genannten Einstellungen?
2. Grundsätzlich möchte ich, wie oben beschreiben, diesen Spannungsfall untersuchen. Dabei bin ich nicht auf speziell diese Modellgeometrie angewiesen und daher auch offen für andere Herangehensweisen was die Geometrie betrifft.
3. Grundsätzlich habe ich noch nicht verstanden, wie ich mit den N-R-Residuen umgehen soll. Pro Residuum bekomme ich eine Verteilung mit einem Minimum und einem Maximum. Doch was sagt mir das aus und wie gehe ich mit der Varianz zw. denen um?
4. „The unconverged solution (identified as Substep 999999) is output for analysis debug purposes.” Wie gelange ich an dessen Inhalt und nutzt mir das etwas? Die “Read Result Files”-Option ist stets ausgegraut.
5. Neben den Residuen lasse ich mir ebenfalls die Reibspannung, die Anzahl der Kontaktelemente und die Durchdringung für die Reibbedingung zw. Schelle und Dummy ausgeben. Kennt jemand hierzu Information die den Umgang mit diesen Ergebnissen vermitteln (ggf. Case Studies)? Bisher erschließt sich mir hier mit der Varianz meiner Einstellungen keine Logik?
Bilder:
Bild 1 zeigt einen angenommenen, idealisierten Spannungsverlauf mit dem erwarteten Verformungsbild.
Bild 2 zeigt die Verformung des „original“ Modells bei 2mm Kontraktion.
Bild 3 zeigt die aufgebrachte Kontraktion in der Schellengeometrie des vereinfachten Modells.
Schlussbemerkung:
Ich habe mich bemüht alle nennenswerten Fakten zu meinem Problem darzulegen, dennoch habe ich bestimmt das ein oder andere unterschlagen. Ich bitte daher um Rückfragen um Unklarheiten zu beseitigen.

Ich wäre für jegliche Hilfestellung und Informationen zum Thema sehr dankbar und verpflichte mich dazu, im Falle einer erzielten Lösung, diese hier zu dokumentieren. Vielen Dank im Voraus!

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farahnaz
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Ing.


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CAE, FEM, Test, NPD

erstellt am: 02. Mai. 2017 04:58    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 efw380 10 Unities + Antwort hilfreich

Zu Frage 1: Hast du schon mit Pinball versucht?

------------------
Grüße, Moe

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efw380
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erstellt am: 02. Mai. 2017 13:03    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, das habe ich. Von 0,5 bis 165mm. Im aktuellen Fall unterdrückt es den Fehler der abrupten Kontaktstatus Änderung. Doch die Konvergenz scheitert weiterhin an Starrkörperbewegung ab einer Verformung von 0,4mm.

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Duke711
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erstellt am: 02. Mai. 2017 13:55    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 efw380 10 Unities + Antwort hilfreich

Unzureichende Lagerung. Der Innere Kreisring sollte an der Innenfläche über eine elastische Lagerung fixiert werden. Schwache Federn sollten vermieden werden, führt oft nicht zum gewünschen Ergebnis.
Falls die Reibfläche mit betrachtet werden soll. Anstatt der elastischen Lagerung ein Rohr/ oder Schlauchsegment modellieren.

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 02. Mai. 2017 editiert.]

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efw380
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erstellt am: 02. Mai. 2017 14:37    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

1. "Elastische Lagerung" meint Körper-Körper-Lagerung? -Wie verhält sich eine solche Lagerung gegenüber der bestehenden Reibbedingung? Gibt es eine Hierarchie / Wertigkeit?
2. Die Reibung sollte möglichst mit betrachtet werden. Mit "Rohr/ oder Schlauchsegment" meinen Sie eine Breite die über das Breitenmaß der Schelle hinausgeht? -Ziel ist es, zunächst den minimalen Spannungsfall (Druck und Biegung) zu untersuchen und anschließend den Querschnitt zu ändern um den zusätzlichen Einfluss von Scherspannungen zu untersuchen.

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Duke711
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erstellt am: 02. Mai. 2017 15:31    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 efw380 10 Unities + Antwort hilfreich

Mir ist der Begriff Dummy nicht eindeutig genug gewesen. Mit Rohrsegment ist nur die Breite der Schelle gemeint. Und eine elastische Lagerung ist nur dann sinnvoll, wenn nur ausschließlich die Rohrschelle modelliert worden ist.

Also der Fehler liegt an der unzureichenden Lagerung. Die Schelle knickt zu sehr ein. Falls mit Dummy das Rohrsegment gemeint ist, dann ensteht dieser Fehler da daruch, dass das Rohrsegment bis ins unendliche nachgibt. Dazu reicht dann alleine eine statisch mechanische Analyse nicht aus. Wenn aber sowie so nur die Rohrschelle betrachtet werden soll, einfach die Stefigkeit des Rohrsegmentes erhöhen.

Bezüglich NRS:

Vielleicht hilft dies weiter

http://www.padtinc.com/blog/the-focus/overcoming-convergence-difficulties-in-ansys-workbench-mechanical-part-i-using-newton-raphson-residual-information]http://www.padtinc.com/blog/the-focus/overcoming-convergence-difficulties-in-ansys-workbench-mechanical-part-i-using-newton-raphson-residual-information

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 02. Mai. 2017 editiert.]

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erstellt am: 02. Mai. 2017 23:24    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

Nochmal zum Modell:
Das Modell besteht aus einer Schelle und einem Rohrsegment (bisher Dummy gen.) (vgl. Bild 2 und 3). In gewisser Weise stellt aber mehr die vereinfachte Schelle meine "Krücke" dar (Bild 3), da der Spannungseintrag im Rohrsegment untersucht werden soll, ich aber keine Kraft-/Druckbedingung modellieren konnte, die ein vergleichbares Verformungsbild zur Folge hat.
Zum vorhergehenden Beitrag:
1. "Die Schelle knickt zu sehr ein." - Die Schelle wird nur auf Zug belastet und kann daher (wie in der Realität) nicht knicken. Die resultierende Durchmesseränderung soll aber ein Knicken im Rohrsegment (vgl. Bild 1) hervorrufen.
2. "...,dass das Rohrsegment bis ins unendliche nachgibt" - Wie ist das zu verstehen, wenn sich die Steifigkeit bei meiner nichtlinearen Analyse mit der Verformung ändert?
3. "Dazu reicht dann alleine eine statisch mechanische Analyse nicht aus." - Was schlagen Sie vor? Beulanalyse?
4. zu NRS - Danke für den Link. Aus dieser Dokumentation geht allerdings auch nicht hervor, wie ich die ermittelten Werte und die Variation bewerten soll. Wenn ich das richtig verstehe, wird nach jedem Berechnungsschritt ein Residuum ermittelt, unabhängig von "Problemen" oder nicht. D.h. es gibt immer ein Minimum und ein Maximum. Es werden Werte von 4E+3 dargestellt. Ab welchem Wert kann man von einem Problem ausgehen? Bisher bewegen sich meine Werte im Bereich von 1 und es konvergiert trotzdem nicht. Zudem variiert die Position des Maximums zwischen den Residuen stark über der Kontaktfläche zw. Schelle und Rohrsegment. Wie ist das zu bewerten?

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Duke711
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erstellt am: 03. Mai. 2017 00:13    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 efw380 10 Unities + Antwort hilfreich

Die Schelle kann aber in der Analyse bei unzureichender Lagerung "einknicken" - nachgiebiges Rohr) und so mit konvergiert die Berechnung nicht.

Eine lineare Beulanalyse (Knicken des Rohrsegmentes) sollte mit Beulanalyse durchgeführt werden. Und meisten konvergiert diese auch nur mit einer definierten Last als Verschiebung, anstatt einer Kraft mit nicht ausreichenden Substeps.

Man kann dies zwar auch in der statisch mechanischen Analyse durchführen (nichtlineares Beulen). Dazu sollte die Last in sehr kleinen Schritten (Substeps) dynamisch aufgetragen werden und wichtig, die Last sollte "rampenförmig" gesteigert werden. Sonst konvergiert der letzte Lösungsschritt nicht, falls die Struktur versagen sollte.

Leider geht diese Erkenntnis nicht über das NRS hervor.


Wenn wir also nun bei der statisch mechanischen Analyse bleiben

- mind. 15 Substebs (anfänglich 20), max. 150 (rampenförmig)
- Kontakt stetig aktualisieren
- Kein Bonded bzw. Verbundkontakt zwischen der Schelle und dem Rohr, sonst knickt die Schelle mit samt dem Rohr ein.

Dann sollte die Berechnung konvergieren.

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 03. Mai. 2017 editiert.]

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efw380
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erstellt am: 03. Mai. 2017 21:22    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


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Arbeiten mit Substeps - Nach dem Studium div. Schulungsunterlagen zum Thema "nichtlineare Analyse" stößt man rel. schnell auf die Empfehlung mit Substeps zu arbeiten, wobei, für mich allerdings nirgends klar hervorgeht, was sich dahinter verbirgt bzw. was genau der Unterschied zur Steuerung per "Zeitschritt" sein soll. Dies führte dazu, dass ich auch diese Einstellungen bis ins Extreme trieb (1E+6) und am Ende die Berechnung dennoch fehlschlug.
Mit dem Umstieg auf die Zeitschrittsteuerung, gelang es das Kraftkriterium harmonischer ansteigen zu lassen und die Anzahl an "bisections" zu reduzieren.
Wenn man sich den Verlauf des Zeitinkrements (eigentl. ja Lastinkrement) anguckt, findet in beiden Fällen eine stufenweise Erhöhung statt, wobei meiner Meinung nach die direkte Steuerung wesentlich nachvollziehbarer ist. -Ein minimaler Zeitschritt entspricht einem minimalen Lastanstieg. Doch was bedeutet die Anzahl "minimale Substeps"?
Setup mit Substeps
Ich habe die Hinweise wie folgt implementiert:
1. 2 Lastschritte (1st. 0mm; 2nd. 1mm)
2. Substeps wie angegeben (mind. 15; anfänglich 20; max. 150)
3. Steifigkeit des Reibkontakts - ständige Aktualisierung (1E-7)
4. Verbund zw. Schelle und Rohrsegment in 6-Uhr Position (2mmx5mm) ansonsten gab es eine Solver-Pivot Warnung (Starrkörper Bewegung)
...altes Problem
Auch in diesem Fall bricht die Berechnung bei ca. 52% im 2. Lastschritt ab. Als Fehler wird jetzt die große Durchdringung in der Reibfläche angegeben. Siehe Bild 4.
...nächster Versuch
Erhöhung der Kontaktsteifigkeit von 1E-7 auf 0,01. Bei der Berechnung konvergierte dabei kein einziger Substep. Vgl. Bild 5.

Ich drehe mich im Kreis und weiß einfach nicht weiter.

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erstellt am: 04. Mai. 2017 00:04    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 efw380 10 Unities + Antwort hilfreich

Vielleicht mal die *.wbpj File hier uploaden. Minimale Substeps beudeutet trotz dynamischer Zwischenschrittanzahl, > 15 Zischenschritte pro Loadstep. 

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 04. Mai. 2017 editiert.]

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erstellt am: 04. Mai. 2017 20:44    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


Clamp_Dummy_16.2.zip

 
...also wird doch mein Kriterium um minimal 0,67 (@150 Substeps) und maximal 6,7% (@15 Substeps) erhöht.

Anbei die .wbpj Datei. (Frage: Was kann man damit alleine anfangen? Falls weitere Daten von Nöten wären, dann bitte gern erfragen.)

Vielen Dank für die Unterstützung!

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erstellt am: 05. Mai. 2017 22:33    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 efw380 10 Unities + Antwort hilfreich

Ja ich habe mich etwas wortkarg ausgedrückt. Bitte den dazugehörigen Unterordner mit archivieren (ohne Ergebnisse und erstelltes Netz --> Daten zurücksetzen) Danke.

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 05. Mai. 2017 editiert.]

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erstellt am: 06. Mai. 2017 21:40    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 efw380 10 Unities + Antwort hilfreich

Also so wie die Simulation aufgebaut ist, kann diese nicht konvergieren.

- Der Dummy ist nicht gelagert, schwebt im Raum.

- Als Last wurde eine Schraubenvorspannkraft gewählt, die Schelle dafür in der Mitte geteilt. Bei dieser Last handelt es sich aber im Prinzip um eine gegenseitige Zugkraft/Druckkraft. Die Schelle wird somit an dieser Stelle nicht auf Zug belastet und kann deshalb einknicken (Druck).

- An der Sechs-Uhr-Position (Clamp2) wurde ein Starres Auflager gewählt. An dieser Stelle wird die Schelle aber auf Zug belastet. Bei einem starren Auflager handelt es sich um eine reibungsfreie Lagerung, die sich bei Zugkräften sich löst und somit das Bauteil abhebt. Diese Lagerung kann nur Druckkräfte aufnehmen.

Somit ist die Geometrie unzureichend gelagert.


Dann kann ich zwei Definitionen nicht nachvollziehen:

- Ungültige Verschiebung

Es wurde eine ungültige Verschiebung an den Außenkanten angebracht. Vermutlich um eine Verschiebung der Schelle zu simulieren. Diese Verschiebung ist aber eine Überdefinition der Last. D.h. eine Verschiebung sollte durch die Schraubenvorspannung erzielt werden. Da es sich aber um keine Spirale handelt, sondern die Schelle nur als einfacher Ring modelliert worden ist. Kann sich die Schelle auch nicht verschieben, sondern nur einknicken. Letzendlich handelt es sich um einen geschlossenen Stab auf einer Kreisbahn (Ring) der an seinen beiden Enden auf Druck belastet wird, dies zu einer Knickung führt.

Die Schelle sollte als Spirale modelliert werden. Zwei offene Enden die sich gegenseitig überlappen. Ein Ende wird jeweils mit der Gesamtkraft auf Zug belastet. Das andere offene Ende wird fixiert. Dann würde sich die Schelle automatisch wie gewünscht gegenseitig verschieben.

- Ungültiger zylindrischer Kontakt.

Es wurde ein zylindrischer Kontakt zwischen Clamp1 und Dummy1 definiert. Warum erschließt sich mir nicht. Aber bei einem zylindrischen Kontakt muss immer ein zylindrisches Koordinatensysem definiert werden. Dieser Kontakt bezieht sich aber auf das Referenzkoordinatensystem (kartesisch)

Ein Verbundkontakt sollte mit MPC gerechnet werden.

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 07. Mai. 2017 editiert.]

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pic.7.png

 
RB's - Schelle
Die RB in 6 Uhr Position habe ich als "Fixed Support" (Fixierte Lagerung) definiert. Was nach [1 - Slide 4-31] sowohl alle Translation als auch alle Rotation für eine Fläche sperren sollte. Die Modalanalyse ergab keine Starrkörperbewegung der Schelle. Die zu erwartenden Singularitäten dieser RB sind meiner Meinung nach in diesem Bereich am ehesten vernachlässigbar. Die Intention eine reibungsfreie RB zu definieren, bestand nicht. -Dies sollte doch aber zum gleiche Ergebnis führen, wenn alle vier Flächen definiert werden?

Knicken der Schraubenvorspannung
Ich bin von einer reinen Zugkraft auf beide Flächen ausgegangen. Danke für die Aufklärung.

Rohrsegment - Ungültige RB's
Sie kommen zu dem Fazit, dass zwei RB's "ungültig" sind. Resultiert das aus ihrer Erfahrung, oder gibt es dazu eine automatisierte Auswertung in ANSYS? (An derlei sinnvollen Hilfestellungen wäre ich interessiert.)
Die grundlegende Frage die sich aus dem Modell ergab, war, ob die Reibbedingunng ausreicht, um Starrkörperbewegung (des Rohrsegments) zu verhindern? Die Modalanalyse ergab, dass sich das Rohsegment aus der Schelle löst, wenn es nur durch Reibung gehalten wird. (Wie dies jedoch im vorliegenden Lastfall zu bewerten ist, ist mir weiterhin unklar, da es keine Kraft in dieser Richtung gibt.) Die Intention bestand also darin, eine Verschiebung des Rohrsegments in z-Richtung (vgl. Bild 3) zu verhindern (x-,y-frei). Da es auch mit dieser zusätzlichen RB nicht konvergierte, probierte ich es mit der zylindrischen Lagerung. Das Setup erlaubt die "Deformation" der definierten Flächen. (Über die Restriktion des Koord.-sys. war mir nichts bekannt und ANSYS beschwerte sich auch nicht.)

Spiral- Modell   
Auch dieses Modell habe ich bereits untersucht. Nur fixierte Stirnfläche in 12 Uhr Position und Verschiebungs- /Kraft-Bedingung auf das überlappende Ende (vgl. Bild 6). Das Hauptproblem scheint hierbei im Spalt um das Rohrsegment zu bestehen. Auch mit einem Pinball-Bereich von 200mm durchdringen sich die Körper.
Hierzu gibt es nach [2 - L3-30] für die Paarung v. Kontakt-& Ziel-Fläche folgende Hilfestellung:

    Konkave Fläche -> Ziel Fläche
    Gröberes Netz -> Ziel Fläche
    Steifere Fläche -> Ziel Fläche

In vorliegenden Fall konnte in beiden Fällen bisher keine Konvergenz erzielt werden. Zudem gab es große Elementverformungen in z-Richtung. Daher wieder die Frage, ob die Bedingungen ausreichen und wenn nein, welche sind hierfür notwendig? Das Setup für den Reibkontakt ist in Bild 7 dokumentiert.

Ich bitte weiterhin um Unterstützung und danke für die Bisherige!

Quellen
[1] http://mguler.etu.edu.tr/WB-Mech_120_Ch04_Static.pdf
[2] http://inside.mines.edu/~apetrell/ENME442/Labs/1301_ENME442_lab6_lecture.pdf

[Diese Nachricht wurde von efw380 am 08. Mai. 2017 editiert.]

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erstellt am: 08. Mai. 2017 15:20    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 efw380 10 Unities + Antwort hilfreich

Bitte wieder die Projektdateien schicken.

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erstellt am: 08. Mai. 2017 18:50    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 efw380 10 Unities + Antwort hilfreich

Vorschlag:

https://www.dropbox.com/s/ghe8pex4y3lgyf2/dummy.rar?dl=0

Bezüglich dem durchdringen etwas mit den Kontaktstatus und den Pinball Radius probieren. Vielleicht auch das Überlappende Ende als Extra Teil definieren um dort einen weiteren Kontakt erstellen zu können. Sonst kann es sein, dass sich die Enden gegenseitig Durchdringen.

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efw380
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PRETS179 Element Description nach [1]
Dieses Element wird genutzt um die Schraubenvorspannung in einem beliebigen Querschnitt zu modellieren und hat nur einen Freiheitsgrad in UX (etwas verwirrend, da in WB als z-Achse definiert). Weiterhin heißt es, dass nur Zugbelastungen aufgebracht werden können, Biege- oder Torsionsbelastungen werden ignoriert.

Demnach ist ein Knicken nicht möglich, oder liege ich wieder falsch?

Quelle
[1]https://www.sharcnet.ca/Software/Ansys/17.0/en-us/help/ans_elem/Hlp_E_PRETS179.html

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efw380
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pic.8.png

 
Vielen Dank.

Das Modell entspricht zwar nicht den Anforderungen, es ist aber dennoch ein gutes Mittel um sich auf die Reibbedingung zu konzentrieren.
"Bezüglich dem durchdringen etwas mit den Kontaktstatus und den Pinball Radius probieren."-ist einfacher gesagt als getan. Ich kann mit den Einstellungen (Verhalten, Detektionsmethode, Pinball, Offset) rumprobieren wie ich will. Für mich ist es unmöglich mit der Fülle an Möglichkeiten eine Konvergenz zu erreichen.

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Duke711
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1.jpg


2.jpg


3.jpg

 
Gut dann vereinfachen wir nun. Der Kontakt im Modell ist für die WB einfach doch zu unstetig, dass diese richtig erkannt und auch im Ansatz konvergieren würden.

Vorschlag:

Modell 1 von der Dropbox. Bitte das mittlere Ringsegment deaktivieren bzw. entfernen, so dass der Ring geöffnet ist und sich somit verschieben kann.

Ergebnisse kovergieren und sind plausibel, siehe Dateianhang.

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 09. Mai. 2017 editiert.]

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Duke711
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So das Modell 2 funktioniert nun ebenfalls.

https://www.dropbox.com/s/ghe8pex4y3lgyf2/dummy.rar?dl=0

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 13. Mai. 2017 editiert.]

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efw380
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pic.9.png


pic.10.png


pic.11.png

 
Grundlegende Problemstellung
Um das noch einmal zu verdeutlichen, Ziel ist es, mit einer beliebigen "Schellengeometrie" das reale Verformungsbild eines dünnwandigen Rohrquerschnitts nach Bild 1 zu erzielen. Dies soll zunächst keine zusätzlichen Spannungen in der Tiefenebene (yz-Ebene - Bild 3) enthalten. D.h. zunächst wie 2 dimensionaler Fall. Da der Einfluss dieser Spannungen im Anschluss auch untersucht werden soll, wurde von Beginn an mit einem 3D Modell gearbeitet.

1. Zu dem Modell mit offener Schelle.
Wie dem Bild 11 zu entnehmen, weicht das Rohrsegment nicht wie gewünscht nach innen(grün), sondern nach außen aus (rot).
Weiterhin widerspricht die feste, flächige Einspannung an den Enden der Forderung der freien Verformbarkeit. Und zudem treten bei diesem Modell Spannungen in der Tiefenebene auf, was ebenfalls der Forderung widerspricht.

2. Zu dem Modell mit überlappender Schelle.
Auch hier widerspricht die feste, flächige Einspannung an den Enden der Forderung der freien Verformbarkeit. Und auch hier treten Spannungen in der Tiefenebene auf.

Reibbedingungen
Da die Berechnung in diesem Fall konvergiert, ist aus meiner Sicht anzunehmen, dass die Reibbedingungen, unabhängig von anderen RB's, richtig definiert wurden und demnach für alle zukünftigen Berechnungen so übernommen werden können. Danke an Duke711!
(Das Setup und die Kontakt-Tool Informationen für diese Reibbedingungen (Modell Duke711) sind den Bildern 9 und 10 zu entnehmen.)

Auch der Befehl "neqit,50" sollte nicht unerwähnt bleiben, da er doch die Konvergenz in diesem Falle wesentlich unterstützt. Danke an Duke711!

Anpassungen um richtiges Verformungsbild zu erhalten
Ausgehend vom Duke'schen-Modell-"Überlappende Schelle" habe ich nun das Rohsegment links und rechts von der Schelle geteilt und den beiden Rohrsegmenten mit der fixierten Lagerung ein pseudo Material mit E-Modul=1MPa zugewiesen. (Die Stoßflächen zum "eigentlichen" Rohrsegment habe ich "verbunden" und als MPC definiert.) Doch die Berechnungen scheitern bisher immer an großer Elementverzerrung im ersten Substep. ->Vom Verständnis her, entspräche diese RB doch einer "Elastischen RB" mit 1MPa? ...doch auch mit dieser "direkten" Definition der Lagerung des Rohrsegmentes konvergiert die Lösung bisher nicht.
Weiterhin habe ich versucht, direkt das Netz in eingeschränkten Bereichen (ca. 5 bis 10 Knoten) in der 6-Uhr und 3- bzw 9-Uhr Position festzuhalten (x,y,z -fix) & (y,z-fix). Doch auch hieraus ergibt sich keine Konvergenz.

Folgerung:
Nach wie vor ist also unklar, wie ich die Geometrie lagern muss, damit das Rohrsegment sich "frei" verformen kann.

[Diese Nachricht wurde von efw380 am 18. Mai. 2017 editiert.]

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Duke711
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erstellt am: 20. Mai. 2017 02:52    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 efw380 10 Unities + Antwort hilfreich

Wenn es sich um ein Rohrsegment handelt, ist dieses an der Symmetrie fest gelagert. Falls diese Lagerung das Ergebnis beeinflussen sollte, muss diese weiter nach außen verlagert werden.
Das wäre die realistischste Abbildung der Simulation. Die Schelle kann an keiner Position fixiert werden, da sich diese zu jedem Punkt verschiebt.
Wenn es sich wie in Pic2 um eine überlappende Rohrschelle handeln soll, dann ist ein Ausbeulen des Rohres nach Außen möglich, da im überlappenden Bereich das Rohr nicht gelagert wird.
Also sollte erstmal die Rohrschelle genauer definiert werden. Stetige Berühung, kein Ausbeulen nach Außen möglich. Unstetige Berührung, Ausbeulen nach Außen möglich.

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 20. Mai. 2017 editiert.]

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