| |
| Gut zu wissen: Hilfreiche Tipps und Tricks aus der Praxis prägnant, und auf den Punkt gebracht für Ansys |
| |
| Blueprint Live-Talk für Ingenieure: Green Engineering - Wunschdenken oder Realität?, eine Veranstaltung am 12.11.2024
|
Autor
|
Thema: Zylinder unter Innendruck (3110 / mal gelesen)
|
machine-chris-82 Mitglied
Beiträge: 4 Registriert: 30.05.2018
|
erstellt am: 30. Mai. 2018 08:54 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Hallo zusammen, ich simuliere gerade einen Zylinder unter Innendruck und bin dabei auf ein paar Probleme gestoßen. Ich hab einen Zylinder mit einem viertel Zylinder simuliert und entsprechende Rotationssymmetrie appliziert (genaue Randbedingen hab ich im Anhang dargestellt). Dabei wollte ich die analytische Lösung für ein dickwandwiges Rohr unter Innendruck mit der FEM vergleichen. Für die Radialspannungen und Tangentialspannungen passt es ganz gut. Leider bekomme ich für die radiale Verschiebung andere Ergebnisse wie mit der analytischen Lösung. Im Anhang hab ich mehr dazu dargestellt. Zusätzlich bekomme ich auch keine ordentliche Ergebnisse für die Axialspannungen. Dort weicht die analytische Lösung auch deutlich von der FEM ab. Ich hoffe Ihr könnt mir weiterhelfen. Viele Grüße Christoph Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
arnd13 Mitglied Dipl. Ing.
Beiträge: 735 Registriert: 05.11.2008
|
erstellt am: 30. Mai. 2018 09:58 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für machine-chris-82
Hi Chris, Ich finde Deine Herangehensweise sehr gut, erst mal die Ergebnisse der FEM mit der bewährten analytischen Lösung zu vergleichen! Die Randbedingungen XY-vorne und XY-hinten führen zu einem Overconstraint in axialer Zylinderrichtung. Lasse eine der beiden Randbedingungen weg und vergleiche dann noch mal die Ergebnisse.
------------------ Gruß, A. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
machine-chris-82 Mitglied
Beiträge: 4 Registriert: 30.05.2018
|
erstellt am: 30. Mai. 2018 10:19 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Hallo Arnd, vielen Dank für die schnelle Antwort. Ich hab schon eine Randbedingung XY-hinten weggelassen (Im angehängten PDF hab ich Bilder eingefügt). Dann kommt vorne an der Stirnfläche die gleiche Lösung wie bei der analytischen Lösung heraus, aber das Rohr weitet sich nicht mehr gleichmäßig auf. Würde das dann heißen, dass ich nur die Stirnfläche vorne in Z einschränken würde und und hinten frei lassen sollte, damit ich die an der Stirnfläche vorne die gleichen Werte bekomme wie bei der analytischen Lösung. Das würde heißen der Grund für den Unterschied der radialen Verschiebung zwischen FEM und analytischer Lösung liegt an der Einspannung. Fall 1: Wenn man XY-vorne und XY-hinten defniert, dann führt dies zu einem gleichmäßigen aufweiten des Rohres. Gleichzeitig aber auch zu einer Abweichung, da sich das Rohr nicht ausdehnen kann in Z und überbestimmt ist. Fall 2: Nur eine Stirnfläche in Z-Richtung einschränken (z.B. vorne), so kann sich das Rohr ausdehnen und stimmt mit der analytischen Lösung an dem Querschnitt vorne überein. Würde aber dann nicht der Bedinung entsprechen, dass sich das Rohr gleichmäßig aufweitet und ein Ausschnitt aus einem längeren Rohres wäre. Ist das so richtig, oder habe ich dort Denkfehler drin? Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
arnd13 Mitglied Dipl. Ing.
Beiträge: 735 Registriert: 05.11.2008
|
erstellt am: 30. Mai. 2018 10:45 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für machine-chris-82
Eventuell stellst Du nur die Verformungsansicht nicht richtig ein. Habe mal einen kleinen Test gemacht, und alles sieht plausibel aus. Das Rohr verhält sich mit einer axialen Randbedingung wie "ein Ausschnitt aus einem längeren Rohr". ------------------ Gruß, A. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
einfachTobi Mitglied Ingenieur
Beiträge: 146 Registriert: 22.03.2017 Ansys Workbench
|
erstellt am: 30. Mai. 2018 11:43 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für machine-chris-82
|
Duke711 Mitglied
Beiträge: 870 Registriert: 14.11.2016
|
erstellt am: 30. Mai. 2018 11:49 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für machine-chris-82
Laut den Bildern wurde auf nur eine Kraft (Druck) auf den Innenflächen der Geometrie aufgebracht. Somit wird ein offenes Rohr simuliert und es kommt keine Axialspannung vor. Man kann entweder nur einen Linienkörper erstellen und dann das Pipetool benutzen. Oder man bringt eine zusätzliche negative Druckkraft (Zugkraft) auf den Axialflächen auf, diese Druckkraft muss natürlich für die Axialflächen dementsprechend ausgerechnet werden. Bzw. es kann auch eine Kraft definiert werden. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
machine-chris-82 Mitglied
Beiträge: 4 Registriert: 30.05.2018
|
erstellt am: 30. Mai. 2018 12:17 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Super, vielen Dank für die tollen Antworten. Also jetzt funktioniert es auch mit nur einer Stirnfläche. Ich hatte Gesamtverformung eingestellt und musste auf Verschiebungskomponente umstellen Genau, wie du es vermutet hast. Jetzt stimmen auch die FEM-Ergebnisse mit der analytischen Lösung überein und hab gleichmäßiges aufweiten des Rohres. Noch eine Frage zur radialen Verschiebung. Fall 1) Eine Stirnfläche in Z eingeschränkt, passt mit der analytischen Lösung zusammen mit unterschiedlicher Elementanzahl und Ansatzfunktionen. Fall 2) Beide Stirnflächen in Z eingeschränkt, Abweichung zur analytischen Lösung. Im Vergleich ein bisschen weniger Verschiebung (im Bild dargestellt). Wie kann man sich den Unterschied erklären. Ich hätte gedacht, dass es im Fall 2 zu größeren Verschiebungen kommt weil es sich in Z bei beiden Stirnflächen nicht ausdehnen kann und somit nur radial --> größere Verschiebung...
Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
arnd13 Mitglied Dipl. Ing.
Beiträge: 735 Registriert: 05.11.2008
|
erstellt am: 30. Mai. 2018 12:45 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für machine-chris-82
Zu 2) Gute Frage. Dazu müsste ich erst recherchieren. Eine Vermutung: Das Rohr mit den freien Enden zieht sich ja unter Innendruck axial zusammen. Bei Fixierung der Enden ist dieses Zusammenziehen verhindert. Damit wird dann auch die Radialausdehnung behindert. Wenn Du dazu eine stichhaltige Erklärung findest, poste diese doch noch mal hier. Ansonsten weiter frohes Schaffen! ------------------ Gruß, A. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
machine-chris-82 Mitglied
Beiträge: 4 Registriert: 30.05.2018
|
erstellt am: 30. Mai. 2018 16:50 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
|
RAL Mitglied koffeinbetriebender Taschenrechner
Beiträge: 241 Registriert: 10.01.2009 Geodreieck, Bleistift, Rechenschieber, Kaffeemaschine und Würfel
|
erstellt am: 31. Mai. 2018 08:14 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für machine-chris-82
moin. einer der von Hand und mit FE rechnet. Aussterbende Gattung. Ich bin begeistert. Gedanke zur Lagerung: Dünner Schnitt durchs Model, ergibt ein Rechteck mit der Länge L, Breite(R_aussen-R_innen) und der virtuellen Dicke t (sehr klein im Gegensatz zu den anderen. Wenn du dieses Rechteck oben und unten (Kante "Breite") fesselst und Innendruck als Linienlast aufbringst hebelst du den Bernoulli-Ansatz aus. Du erhöhst mit der axialen Lagerung auch die Steifigkeit in radialer Richtung. Damit muss es zu Zwangsspannungen (axial) kommen, die die radialen Verformungen reduzieren. frohes schaffen ra Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Duke711 Mitglied
Beiträge: 870 Registriert: 14.11.2016
|
erstellt am: 31. Mai. 2018 11:09 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für machine-chris-82
Man simuliert auch so kein Rohr. Die Axialflächen werden mit keiner Lagerung versehen, sondern mit einer Last beaufschlagt, wie bereits schon erwähnt. Zur Fixierung werden schwache Federn angewandt. Alternativ das Pipetool benutzen.
[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 31. Mai. 2018 editiert.] Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |