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Randbedingungen.jpg Mesh.jpg Volumen.jpg

Hallo zusammen,

ich modelliere derzeit einen mit Erdreich überfüllten Brückenbogen. Beide Volumen habe ich mit einem SOLID185-Element gemesht und die aus der Erdbeschleunigung resultierenden Spannungen/Verformungen anhand eines linearen Materialmodells berechnet, um so festzustellen, ob die Randbedingungen korrekt definiert wurden und die Kontakte zwischen Erdreich und Brückenbogen (CONTA173 und TARGE170) greifen. Außerdem habe ich beide Volumen jeweils einmal separat (sowohl linear als auch nichtlinear) berechnet. Bis zu diesem Punkt hat alles problemlos geklappt.
Sobald ich das Erdreich allerdings nichtlinear (Drucker-Prager) und den Brückenbogen weiterhin linear modelliere, tritt keine Konvergenz mehr ein. An einer fehlerhaften Anwendung des Drucker-Prager-Modells kann es nicht liegen, da ich dieses auf gleiche Weise schon des öfteren angewandt habe. Ich gehe davon aus, dass es daran liegt, dass die Kontakte (so wie ich sie definiert habe) nicht dazu in der Lage sind Kontakt zwischen den unterschiedlichen Materialien herzustellen.

Die Last (Erdbeschleunigung) wird übrigens mittels einer *DO-Schleife in kleinen Schritten aufgebracht. Mir ist zwar aufgefallen, dass eine Weg-gesteuerte Belastung keine Konvergenzprobleme hervorruft. Ich weiß allerdings nicht wie ich die Erdbeschleunigung Weg-gesteuert aufbringen kann und würde eigentlich am liebsten auch bei meiner Variante bleiben.

Ich wäre sehr dankbar, wenn ihr mir sagen könntet wo das Problem liegt oder an welchen Schrauben ich drehen muss!

LG beckmann

PS: Ich habe diesen Beitrag vor zwei Tagen schon einmal hochgeladen, aber der wurde aufgrund von Server-Problemen leider wieder gelöscht. Damals hat mir ein User empfohlen mit dem Pinballradius zu spielen, was ich inzwischen auch erfolglos probiert habe.

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Hast Du die allgemeine Kontaktrichtlinie beachtet?

z.B. das der Zielkörper stets eine größere Steifigkeit haben sollte, oder bei einer Krümmung konkav bzw. weniger gekrümmt sein sollte als der Kontaktkörper?

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Hi Beckmann,

Du kannst als ersten Lastschritt eine Verschiebung aufgeben und danach erst die Kraft (Erdanziehung). Damit kann der Kontakt sich im ersten Schritt besser finden. Ansonsten Kontakteinstellungen, die normalerweise mit der Konvergenz helfen:

- Einstellung "auf Berührung anpassen" ("adjust to touch") wählen
- Kontaktsteifigkeit extrem runtersetzten, den Kontakt also sehr weich machen - Achtung: Nach der Rechnung die Durchdringung prüfen, eventuell ist diese zu groß, und das Ergebnis nicht brauchbar!
- Option "stiffness update each Iteration" wählen

Tip: In der Workbench lassen sich die Kontakteinstellungen komfortabler kontrollieren.

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Gruß, A.

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Hallo nochmal und vielen Dank für eure Antworten!

@ Duke711
In meinem Fall sind gewissermaßen beide Körper als Zielkörper anzusehen. Ich habe die Kontaktflächen beider Körper sowohl mit Contact- als auch mit Target-Elementen versehen. So möchte eine gleichmäßige Übertragung in beide Richtungen ermöglichen, da ich in einem späteren Schritt noch eine Rotation des Bogens um den Fußpunkt (im Uhrzeigersinn) simulieren möchte.
Die Krümmung beider Kontaktkörper ist identisch.

@ arnd13
Die Idee mit der Verscheibung im ersten Lastschritt habe ich bereits in einem anderen Forenbeitrag gelesen und auch direkt mal umgesetzt, was dazu führt das meine Kontakte jetzt schließen - Danke!
Aber sobald ich dann die Erdbeschleunigung aufbringe tritt leider weiterhin keine Konvergenz ein 
Die "adjust to touch"-Funktion klingt interessant, ist für mich (soweit ich weiß) in APDL aber leider nicht zugänglich. Weißt du, ob ich z.B. mithilfe von KEYOPTs oder den Element Type Options ähnliche Einstellungen vornehmen kann?
Ich bin nämlich leider durch Vorgaben meiner Uni an APDL gebunden...
Das Heruntersetzen der Kontaktsteifigkeit hat leider auch nichts gebracht und die Option "stiffness update each Iteration" hatte ich bereits aktiviert...

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vereinfachtesModell.jpg Kontaktelemente_Beispiel_Skriptlinear-linear.txt Kontaktelemente_Beispiel_Skriptlinear-nichtlinear.txt

Zur Veranschaulichung des Problems lade ich euch hier nochmal zwei Skripte eines stark vereinfachten Modells hoch. In dem Modell werden zwei aufeinander liegende Quader auf Druck belastet.
In dem Skript „Kontaktelemente_Beispiel_Skript (linear – linear)“ wurden beide Quader linearelastisch modelliert, was dazu führt, dass Konvergenz eintritt. In dem Skript „Kontaktelemente_Beispiel_Skript (linear – nichtlinear)“ wurde der untere Quader linear und der obere nichtlienar modelliert, was dazu führt, dass keine Konvergenz eintritt.
Vielleicht trägt das ja zum Verständnis bei...

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Hallo Beckmann,

- Grundsätzlich geht alles, was die WB kann auch in APDL. "Adjust to touch" ist für conta175 mit der Keyopt(5) und der Keyopt(9) einzustellen.
- Ist in Deinem Problem davon auszugehen, dass sich der Kontakt an einigen Stellen öffnen wird? Wenn nicht, linearisiere den Kontakt doch einfach (Keyopt(12)=4).
- Wie weit hast Du denn die Kontaktsteifigkeit runtergesetzt? Du kannst mit 0.1% der Default-Steifigkeit starten. In APDL musst Du diese aber erst mal ausrechnen.
- Normalerweise kann ANSYS leichter Konvergenz erreichen, wenn Contact und Target klar definiert sind, also nicht auf beiden Seiten. Wenn Symmetrie nicht unbedingt nötig ist, probiere doch nur ein Paar.

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Gruß, A.

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@beckmann

Zitat:

In meinem Fall sind gewissermaßen beide Körper als Zielkörper anzusehen. Ich habe die Kontaktflächen beider Körper sowohl mit Contact- als auch mit Target-Elementen versehen

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Ein symmetrischer Kontakt ist bei unterschiedlichen Werkstoffen bzw. Steifigkeiten höchst problematisch.

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Hallo zusammen,

@arnd13
- Ich habe jetzt mal ein wenig mit KEYOPT(5) und KEYOPT(9) herum experimentiert, was zwar Auswirkungen auf die Ergebnisse meines ersten Weg-gesteuerten Lastschritt hatte, aber leider zu keiner Veränderung des Konvergenzverhaltens in den folgenden Lastschritten geführt hat.
- Außerdem habe ich KEYOPT(12)=4 gesetzt, da wie du richtig vermutet hast nicht davon auszugehen ist, dass sich meinen Kontakte öffnen. Leider auch ohne Erfolg...
- So ist der letzte Stand der KEYOPTs:
keyopt, 3, 2, 0 ! Kontakt-Algorythmus
keyopt, 3, 5, 1 ! CNOF/ICONT automated adjustment
keyopt, 3, 9, 1 ! Effect of initial penetration or gap
keyopt, 3, 10, 2 ! Contact stiffness update
keyopt, 3, 12, 4 ! Behavior of contact surface
- Was das Anpassen der Kontaktsteifigkeit betrifft, bin ich mir inzwischen nicht mehr so sicher, ob ich das überhaupt richtig gemacht habe. Ich habe in den Realconstants an den Werten "Normal penalty stiffness (FKN), "Contact opening stiffnes (CNOF)" und "Tangent penalty stiffness (FKT)" gedreht. Dabei habe ich positive Werte (positiv: scaling, ngativ: absolute) von 0.001 bis 100 ausprobiert. Ist das der richtig Weg?
- Eigentlich ist die Symmetrie der Kontakte in meinem Fall schon nötig, aber ich habe es trotzdem mal mit nur einem Paar ausprobiert, da ich anfangs nur in eine Richtung belaste. Trotzdem keine Konvergenz...

@Duke711
- Höchst problematisch oder nicht möglich?
- Hättest du evtl ein Beispiel für mich, dem ich entnehmen kann wie ich zumindest einen einfachen Kontakt zwischen zwei Materialien herstellen und belasten kann?

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Hi,

Wenn Du die keyop(12) auf 4 (no Separation) gesetzt hast, liegt die Nichtkonvergenz nicht an dem Kontakt, da dieser damit linear ist. Welche anderen Nichtlinearitäten hast Du in Deinem Model? Andere Kontakte? Große Verformungen? Plastisches Materialverhalten?
In WB kannst Du Dir die Residuen ausgeben lassen und sehen, an welcher Stelle das Model nicht konvergiert. Ich bin sicher, das ist auch in APDL möglich. Suche doch einfach mal in der Hilfe.

Noch mal zu dem Kontakt:
- Ich sehe nicht, warum der Kontakt symmetrisch sein "muss". Du musst aber die Regeln für contact- und target-Seite einhalten (contact: weich, feiner Vernetzt, rund, spitz, kleiner; target: hart, eben, grober vernetzt). Wie schon gesagt: Beim symmetrischen Kontakt schaltet Ansys im Normalfall ein Paar aus, die automatische Auswahl ist aber nicht immer korrekt.
- Wie die Kontaktsteifigkeit in APDL angepasst wird, bitte in der Hilfe nachlesen. Eine gute Hilfe ist auch der Kontaktmanager.

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Gruß, A.

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