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Autor Thema:  Kontakt Beton - Stahl, CZM und Reibung (3058 mal gelesen)
DavidDerBaumeister
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Bauingenieur

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Beiträge: 3
Registriert: 26.10.2017

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betonstab.PNG

 
Hallo zusammen!

Ich bin neu im Forum und sollte ich einen ähnlichen Beitrag übersehen haben, weißt mich bitte darauf hin.

Ich möchte mittels ANSYS Workbench (v18.0) den Kontakt zwischen einem Stahlstab und einem Betonprisma modellieren (s. Bild). Nun soll der Stab nach dem erreichen einer definierten Tangentialspannung in einen reibungsbehafteten Verbund übergehen.

Mein bisheriger Stand:
-Erzeugen eines Interface-Materials mit den Eigenschaften für "auf Trennungsabstand basierte Ablösung"
-Verbund mit Kontaktablösung

So weit, so gut. Doch wie modelliere ich nun, dass sich der Kontakt nach erreichen dieser maximalen Spannung nicht komplett löst, sondern in einen reibungsbehafteten Kontakt übergeht?

Ist es möglich/sinnvoll die betroffenen Kontaktflächen mit einem doppelten Kontakt zu belegen, also Verbund+CZM und reibungsbehafteten Kontakt?

EDIT: Laut der ANSYS-Dokumentation müsste es ja irgendwie möglich sein.
"Post Separation Behavior
After debonding is completed the surface interaction is governed by standard contact constraints for normal and tangential directions. Frictional contact is used if friction is specified for contact elements."

Ich bin für jede Antwort und jeden Hinweis dankbar.

MfG David

[Diese Nachricht wurde von DavidDerBaumeister am 27. Okt. 2017 editiert.]

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farahnaz
Ehrenmitglied V.I.P. h.c.
Ing.


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Beiträge: 2467
Registriert: 24.04.2007

CAE, FEM, Test, NPD

erstellt am: 02. Nov. 2017 21:23    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 Nur für DavidDerBaumeister 10 Unities + Antwort hilfreich

vielleicht hilft dies:

https://www.irbnet.de/daten/iconda/CIB13701.pdf

..

------------------
Grüße, Moe

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Flanschmeister
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erstellt am: 01. Dez. 2017 14:16    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 DavidDerBaumeister 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo liebes Forum,

ich habe ein ähnliches Problem. Ich würde gern einen Stahlbolzen aus einem Betonquerschnitt ziehen.

Ich habe nun dieses Paper gelesen, ich bin in wissenschaftlichen Englisch nicht wirklich gut aber ich meine, dass in diesem Paper nichts zu den Eigenschaften der Kohäsions-Schicht gesagt wird und auch nicht welche Kontaktbedingungen bzw. welche Reibungskoeffizienten dort verwendet wurden.

Ich würde sowas gern selber modellieren, habe aber leider nicht viel Erfahrung mit ANSYS und immer noch keinen Anhaltspunkt für die Kontaktreibung zwischen den einzelnen Schichten.

Ich bin noch ganz am Anfang meiner Arbeit, deshalb bitte ich meine Unwissenheit zu entschuldigen.

Vielleicht hat ja noch jemand von Ihnen Tipps für mich.

Vielen Dank!

VG

Flanschmeister

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DavidDerBaumeister
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Bauingenieur

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Beiträge: 3
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erstellt am: 02. Dez. 2017 11:44    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


Unbenannt1.JPG


Unbenannt2.JPG


Unbenannt3.JPG

 
Hallo Flanschmeister,
ich konnte das Problem lösen. Es funktioniert quasi so, wie ich es im Ausgangsbeitrag beschrieben habe.
-Zwei Kontaktbeziehungen für die Flächen definieren (Verbund + Reibung).
-Über die Kontaktablösung und Interfacematerial mit einer definierten Tangentialspannung (und/oder Normalspannung) löst sich nun der Verbund.
-Da der zweite Zustand über das Reibungsmodell simuliert wird, ist noch eine Spannung notwendig, um die Haftreibungsgrenze abzubilden (lotrecht auf die Fläche des Pullout-Körpers.

Bild 3 zeigt die Weg-Kraft-Beziehung des Auszugversuchs (CFK-Stab aus Beton). Blau ist das vereinfacht linearisierte Versuchsergebnis. Rot ist die FE-Simulation.

LG

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Flanschmeister
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Beiträge: 9
Registriert: 01.12.2017

erstellt am: 05. Dez. 2017 15:03    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 Nur für DavidDerBaumeister 10 Unities + Antwort hilfreich


ANSYSReibwerte.PNG


ANSYSKontakte.PNG

 
Hallo David,

vielen Dank für die schnelle und umfangreiche Antwort!

Ihr habt also die Tangentialspannung die zur Lösung der Verbindung führt aus einem realen Versuch genommen und zur Simulation in ANSYS verwendet, versteh ich das richtig?

Ich hingegen habe leider nicht die Möglichkeit Realversuche durchzuführen. Daher hatte ich vor, Anhand von Materialwerten und Reibungskoeffizienten zwischen den Komponenten Beton und Stahl, die natürlich möglichst der Realität entsprechen, zu simulieren.
Das müsste doch auch gehen oder?


Nun habe ich folgendes Problem (Wohl eher eine Frage an das CADFEM-Team):

Ich habe mal zwei Bilder angehängt, die in einem Tutorial auf Youtube zeigen, wie ich die Kontakte zwischen zwei Bauteilen mit einem Reibungswert versehen kann. Die Einstellungsmöglichkeiten bei meinen Kontakten sind aber leider nur Bonded - No Seperation - Frictionless - Rough. Im Video gibt es aber eben noch die Einstellungen Frictional und Forced Frictional Sliding. Und ich bräuchte ja dringend die Einstellung frictional!

Liegt das daran, dass im Video mit Version 14.5 gearbeitet wird und ich hingegen 17.2 verwende? Und wenn ja, wie komme ich trotzdem zu so einer Einstellung?

Vielen Dank David und evtl. dem CAD-Team!

LG Flanschmeister!

[Diese Nachricht wurde von Flanschmeister am 05. Dez. 2017 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von Flanschmeister am 05. Dez. 2017 editiert.]

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Duke711
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Beiträge: 826
Registriert: 14.11.2016

erstellt am: 05. Dez. 2017 16:45    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 DavidDerBaumeister 10 Unities + Antwort hilfreich

Vielleicht ist das ja eine Version de speziale.

Also reibungsbehaftet ist in jeder WB Version enthalten, noch mal genauer hinschauen. Die erzwungene Gleitreibung gibt es nur in der Mehrkörperdynamik.

Das CZM Modell ist übrigens nur ein einfaches Kohäsionsmodell. Adhäsionsbrüche können nicht abgebildet werden.

Bei einer Klebeschicht könnte man auch einfach einen Solid über Verbundkontakt erstellen und über einer definierten Ermüdungskurve die Bruchspannung ermitteln. Anschließend dann über eine Verschiebungsteuerung die benötigte Kraft.
Bei Stahlbeton exisiert aber keine Klebeschicht (nur eine unbedeutend gering ausgebildete Adhäsion), sondern eher ein Formschluss über die Berippung des Armierungseisen.
Was zur einer Vereinfachung führt.
Hier könnte man auch die Rippen im CAD modellieren und über Reibungsbehaftet und plastische Verformung den Auszieheffekt simulieren. 

Alternativ einfach die CZM Daten per Suchmaschine besorgen:

https://www.hindawi.com/journals/mpe/2014/175483/

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

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DavidDerBaumeister
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Bauingenieur

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erstellt am: 05. Dez. 2017 17:47    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


haftreibung-formel.jpg

 
Also wie bereits geschrieben wurde: Es muss Reibungsbehaftet bzw. frictional vorhanden sein. (eventuell mal die Betaoptionen aktivieren, wobei das eigentlich keine Funktion in der Betaphase sein sollte)

Duke hat das ziemlich gut beschrieben. Das CZM ist lediglich eine Vereinfachung für die Verzahnung des Stabes mit dem Beton. Da es jedoch im Stahlbetonbau (oder andere Bewehrung) üblich ist, von Verbundspannung zu sprechen, stellt das eine adäquate Vereinfachung dar. Mein FE-Modell hab ich quasi am realen Versuch kalibriert. Also solange die Tangentialspannung und die Reibungsparameter variiert, bis es passt.

Auf eines solltest du noch achten: Die vereinfachte Darstellung über die Reibung sollte theoretisch nur funktionieren, wenn du lotrecht zur Bolzenachse eine Spannung hast, welche Leibung und Verbindungsmittel zusammendrückt (s. Formel in der Grafik)

LG David

[Diese Nachricht wurde von DavidDerBaumeister am 05. Dez. 2017 editiert.]

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Flanschmeister
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Beiträge: 9
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erstellt am: 08. Dez. 2017 12:54    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 DavidDerBaumeister 10 Unities + Antwort hilfreich


Bolzenmitstahlplatte.PNG

 
Vielen Dank Leute ihr seid super!

Nachdem ich das Programm am nächsten Tag öffnete, gab es auf einmal doch die Einstellmöglichkeit frictional. Also das typische Problem mit solchen Programmen 

Ich bin gerade dabei meine Masterarbeit zu schreiben und muss mich dafür in ANSYS - WB einarbeiten.
Ich habe nun einmal eine Zeichnung von meiner Problemstellung mit angehängt.
Also meint ihr es würde reichen, wenn ich die Materialwerte für Stahlbeton und Bewehrungsstahl (bei mir eher eine Gewindestange) als Formschluss (Reibungsbehaftet?) modelliere und schaue, ab wann die Verbindung reißt?

Wenn ja, welchen Kontakttyp würdet ihr wählen? Frictional oder Bonded oder ganz was anderes?
Ich bräuchte einen Anhaltspunkt, wie fest das einbetonierte Stahlteil sitzt. Also wenn Reibungsbehaftet, welche Reibzahl z.B…?
Einmal der Stahlbolzen im Stahlbeton und einmal die aufgesetzte, einbetonierte Stahlplatte, die dafür sorgt, dass Beton und Stahl sich bei Temperaturunterschied möglichst gleichmäßig dehnt.
Da ich keinen Realversuch machen kann, bin ich auf Erfahrungswerte angewiesen.
Bei all diesen Papers, die ich bisher gelesen habe, habe ich leider noch nichts Konkretes gefunden.
Nicht das wir uns falsch verstehen: Ich möchte nicht, dass Ihr meine Arbeit macht. Aber ich weiß im Moment nicht weiter, ich hoffe ihr habt noch ein – zwei Ideen die mich weiter bringen.

Vielen Dank im Voraus!

LG Flanschmeister!

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Duke711
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erstellt am: 08. Dez. 2017 23:07    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 DavidDerBaumeister 10 Unities + Antwort hilfreich

Dann die Armierungseisenrippen modellieren. Plastische Materialdaten definieren und über reibungsbehaftet per Wegsteuerung die Kraft ermitteln.
Reibungskoeffizient ist entweder bekannt, Literatur oder kann über Reibungsmodelle in Simulink ermittelt werden.

Auch interessant, dass man seinen Titel schon vor der Masterarbeit hat, komisch dieses Bologg.. Bologna..

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 08. Dez. 2017 editiert.]

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Flanschmeister
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erstellt am: 12. Dez. 2017 11:36    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 DavidDerBaumeister 10 Unities + Antwort hilfreich

OK danke,

ich werde das mal so in Angriff nehmen und euch auf dem Laufenden halten.

Ja mit dem Bachelor ist man Ingenieur. Das hat sich die Industrie so gewünscht. Sie wollen damit jüngere Absolventen bzw. Ingenieure.

Das damit auch die Qualität der Ausbildung (viel mehr Stoff in kürzerer Zeit) und menschliche Reife flöten geht, hat wohl niemand mit gerechnet und ist wohl hier auch der falsche Diskussionsthread 

Danke Duke!

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Falke069
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Registriert: 08.04.2018

erstellt am: 08. Apr. 2018 22:11    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 DavidDerBaumeister 10 Unities + Antwort hilfreich

Ich sitze vor dem gleichen Problem jedoch bislang noch ohne Erfolg, habe auch ein Beitrag verfasst.

Hättest du eventuell Tipps wie ich mein Problem lösen kann. Bin neu was die Nutzung von Ansys angeht, daher habe ich etwas Startschwierigkeiten.
Mein Interface Material habe ich definiert und auch die max sigma/tau Spannungen vorgegeben. Nun möchte ich mittels Kontaktablösung die Spannung ermitteln mit der sich der Verbund löst.

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