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Hallo liebe Community,

derzeit schreibe ich meine Bachelorarbeit und versuche zurzeit mit einer FE-Analyse plastische Verformungen nach mehreren Belastungszyklen zu ermitteln. Verwendet wird Ansys Workbench.

Um das zu berechnende Bauteil handelt es sich um einen Bolzen der hauptsächlich auf Biegung belastet wird. Bei der Materialdefinition habe ich eine multilineare isotrope Verfestigung verwendet und auch die wahren Spannungs-Dehnungswerte. Der Bolzen wurde im ersten Versuchsmodell an einem Ende fixiert und am anderen Ende die Kraft aufgebracht. Bei der Belastung handelt es sich um eine schwellende Belastung. Hier habe ich tabellarisch die Kraftschritte eingegeben. Schritt 0 Belastung 0N; Schritt 1 Belastung 16000N; Schritt 2 Belastung 100N; dann immer abwechselnd 16000N und 100N.
Große Verformungen und Materialnichtlinearitäten sind zugelassen und mit der Einstellung iterativ rechnet das Programm auch problemlos Ergebnisse aus.

Nun zu meinem Problem: Wenn ich unter Ergebnisse eine plast. Vergleichsdehnung einfüge und über die "Zeit"(Belastungsschritte) verfolge so steigt mit der ersten Belastung die plast. Vergleichsdehnung bis zu einem bestimmten Wert an. Bei der Entlastung in Schritt 2 sinkt die plast. Dehnung aber wieder leicht ab. Laut Ansys ist im Entlastungsschritt eine plast. Dehnung geblieben jedoch keine so große wie direkt bei Belastung. Dies setzt sich mit den Zyklen fort. Wie zu erwarten steigt die plast. Dehnung in jeden Belastungsschritt leicht gegenüber den vorherigen Belastungsschritt an, sinkt jedoch bei jedem Entlastungsschritt wieder leicht ab.

Es macht für mich keinen Sinn das eine plastische Dehnung absinkt. Meiner Ansicht handelt es sich um eine bleibende Verformung. Wie kann hier etwas "zurückfedern"? Habe ich hier einen Denkfehler? Oder habe ich womöglich eine Annahme falsch getroffen?
Falls ich hier etwas nicht verständlich geschildert habe kann ich gern auch ein paar Bilder zur Verfügung stellen.
Über Tipps und Gedankenanregungen in jeder Form bin ich sehr Dankbar.

Mit freundlichen Grüßen
Martin

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Hallo galerkin,
herzlich willkommen auf cad.de

Weiterhelfen kann ich Dir auch nicht.
Das Spannungs-Dehnungsdiagramm ist das einzige Diagramm das ich kenne, bei dem man die Werte aus der Kurve nicht direkt ablesen kann, weil da immer noch der elastische Teil bei Bruch drin ist.
Also parallel zur Hookschen Gerade.
Warten wir die Antwort der Sandalenträger hier ab.

Bild Wikipedia

[Diese Nachricht wurde von Julian72 am 14. Dez. 2019 editiert.]

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Ist in deiner Berechnung der elastischen Anteil von der Vergleichsdehnung abgezogen?

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Grüße, Moe

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totale_vergleichsdehnung.PNG plastische_vergleichsdehnung.PNG elastische_Vergleichsdehnung.PNG

Schonmal danke fürs Nachdenken an mögliche Fehlerursachen.
Ich habe mir explizit die plastische Vergleichsdehnung ausgeben lassen. Im Anhang befinden sich die Bilder der elastischen, plastischen und der totalen Vergleichsdehnung. Die Werte passen auch recht schlüssig zueinandern. Auch zu erkennen ist im Bild der plastischen Dehnung wie diese nach den belastenden Lastschritten leicht zurückgeht. Stärker zu erkennen in den ersten Schritten.

Grüße
Martin

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Normalerweise führe ich keine plastischen Rechnungen durch, bin also hier auch kein Experte. Um ehrlich zu sein: Ich hätte den von Dir beschriebenen leichten Rückgang der plastischen Dehnung als "numerisches Zittern" angesehen und einfach ignoriert. Möglicherweise wäre das aber fahrlässig.

Was sagen denn die Experten für plastische Berechnungen dazu?

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Gruß, A.

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Ich sehe dass die plastischen Dehnungen im Graph 2 eine Konstante sind, so wie es sein sollte, alles andere sind numerische Ungenauigkeiten. Im Graph 2 sind diese ja mehr als klein. Man kann keine Quantitäten abschätzen, es sieht aber eher im Bereich von 5e-05 aus. Wer damit nicht zu frieden ist, sollte eine Netz- sowie RBs Studie durchführen bzw. ein Konvergenzkriterium einfügen
Die größten Ungenauigkeiten werden aber die plastischen Materialeigenschaften sein. Wer keine aktuellen Messdaten von einer zu verwendenen Charge vom Lieferanten hat, kann sich sowas gleich schenken.

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 18. Dez. 2019 editiert.]

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Ich glaube was hier geschieht, ist, dass in jeder Entlastungsphase eine geringfügig weitere Plastifizierung in der "umgekehrten Richtung der aktuellen Fliessflaeche" stattfindet. Der Grund ist, dass das Material nicht mehr homogen und spannungsfrei ist und die Gleichgewichtsbildung die Umlagerung der inneren Kräfte mit sich bringt.

Die Plastifizierung kann an einige Stellen zunehmen, jedoch die plastische Vergleichdehnung nimmt ab, was kein Widerspruch zu dem 2-ten thermodynamischen Gesetz ist.

Dieser Effekt ist aufgrund sehr grosse plastische Dehnung und damit entstehender grosser Residualspannung in deiner Berechnung sichtbar.

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Grüße, Moe

[Diese Nachricht wurde von farahnaz am 18. Dez. 2019 editiert.]

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Erstmal vielen vielen Dank für die sehr hilfreichen Beiträge!
Ich denke eine kleine Vorstellung von möglichen Ursachen habe ich bekommen. Ein praktischer Versuch zum Vergleich der Werte ist onehin geplant. Natürlich kann eine solche Feinheit nicht gemessen werden aber wenn die Verformungen nach einigen Lastschritten im selben Bereich liegen denke ich kann man besser Aussagen treffen.

Grüße
Martin

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