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Gut zu wissen: Hilfreiche Tipps und Tricks aus der Praxis prägnant, und auf den Punkt gebracht für Ansys
Autor Thema:  CAIO-Methode Ansys (752 mal gelesen)
matschbanana
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Beiträge: 2
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erstellt am: 20. Feb. 2022 13:15    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


Goal.png


2D-Example.png

 
Hallo liebes CAD.de-Forum,

dank meiner Frau konnte ich für ein Jahr eine Studentenversion von ANSYS ergattern. Nun beschäftige ich mich schon mehrere Monate mit der CAIO-Methode und komme noch immer nicht zu einer Lösung.

Mit der CAIO-Methode wird gezeigt, dass die Integration von Richtungsfeldern für ebene Strukturen
sowie für 3D-Schalen über die Simulation orthotroper Wärmeleitung mit hoher Genauigkeit
möglich ist: Die gesuchten CAIO-Linien sind die Isothermen. CAIO-Linien (Isothermen) lassen
sich mit beliebiger Dichte aus dem Temperaturfeld extrahieren. Die Güte der Berechnung
ist stets überprüfbar: Die vorgegebenen Richtungen (in Form von Vektoren) tangieren
die Isothermen.
Sofern das zu integrierende Richtungsfeld zum Beispiel aus den Hauptspannungsrichtungen
besteht, ist die Vorgehensweise wie folgt:

Berechnung der Hauptspannungsrichtungen (Scheibe, Platte bzw. Schale)

Austausch der Strukturelemente durch thermische Elemente

Elementweise Festlegung von Lokalsystemen entsprechend den zuvor gerechneten Hauptspannungsrichtungen

Zuordnung orthotroper Wärmeleitfähigkeiten l in diesen Lokalsystemen mit extremen
Verhältnissen, z.B. l1 / l2 > 104

Definition einfacher thermischer Randbedingungen. Diese haben keinen Einfluss auf den
qualitativen Isothermenverlauf, sondern nur auf deren mehr oder weniger gleichförmige
Verteilung.

l1 / l2 > 104 liefert die CAIO-Linien zur ersten, l2 / l1 > 104 zur zweiten Hauptspannungsrichtung.    (l=Lambda)

In verschiedenen Arbeiten wird vollmundig davon gesprochen, dass dies mit Ansys äußerst leicht umzusetzen sei. Leider habe ich schon zu viele Wochenenden an diesem Problem gesessen und wollte nun, bevor das Projekt ganz eingestampft wird, hier nach Hilfe fragen.

Falls mir jemand bei der Umsetzung der oben beschriebenen Methode weiterhelfen kann, wäre ich sehr dankbar!

Viele Grüße

Weitere Infos zur Methode: https://www.tailored-fiber-placement.de/caio/index.html
https://www.nafems.org/downloads/magazin/51-nafems-online-magazin.pdf (ab Seite 78)
https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000060087

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Duke711
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Beiträge: 826
Registriert: 14.11.2016

erstellt am: 20. Feb. 2022 17:50    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 matschbanana 10 Unities + Antwort hilfreich

Die Aussage, dass dies einfach in Ansys umzusetzen halte ich für eine intensive Übertreibung.

1. Man kann in der thermischen Analyse keine Lasten, die Knotenkräfte, von einer struktur mechanischen Analyse importieren. Ist auch nicht ungewöhnlich, denn die thermischen Elemente können nichts mit diesen Knotenkräften anfangen. Darum ist mir die gezeigte Vorgehensweise im Strukturbaum schleierhaft und nicht ohne Grund erscheint bei importierte Last ein Fragezeichen.

Was ledeglich mit der CAIO Methode gemacht wird, ist nichts anderes als aus den Knotenkräften den Hauptspannungsverlauf als Isolinie zu ermittlen. Denn nach diesen Isolinien wird die orthotrope Wärmeleitfähigkeit für eine thermische Analyse bestimmt. k1 für eine hohe Wärmeleitfähigkeit der Fasern, k2 für eine geringere Wärmeleitfähigkeit.

Um das in Ansys umzusetzen müsste man eine eigene Usermat (Material Subroutine) schreiben und ein Skript z.B in Matlab oder einer anderen Programmiersprache, das aus den Knotenkräften die Wärmeleitfähigkeit k1 und k2 errechnet. Und das dann in die Wärmeleitfähigkeitsmatrix als Usermat zu importieren. 

Einfacher dürfte es wohl sein die Fasern Link-elemente somit als Reinforcement zu modellieren. In ABAQUS wird es vermutlich ähnlich aufwendig sein. Denn bei der CAIO Methode handelt es sich um ein vereinfachtes thermisches Modell, in dem die Wärmeleitfähigkeit k1 und k2 entsprechend der Isolinien der Knotenkräfte pder Knoten als Matrix definiert wird.

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matschbanana
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Beiträge: 2
Registriert: 20.02.2022

erstellt am: 20. Feb. 2022 18:43    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

Hallo Duke711,

zunächst einmal vielen lieben Dank für Ihre ausführlich Antwort. Damit haben Sie mir viele Stunden sinnlose Arbeit erspart. Ich denke nicht, dass ich die Zeit und nötige Geduld habe mich noch um das Coden in Matlab zu kümmern.
Eventuell begegnet mir das Thema erneut im Master und dann kann ich jederzeit darauf zurückkommen.

Ich wünsche Ihnen noch einen schönen Abend!

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CAIO
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Beiträge: 1
Registriert: 07.03.2023

erstellt am: 07. Mrz. 2023 12:38    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 matschbanana 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo matschbanana,
leider habe ich Ihr Problem erst heute entdeckt, möglicherweise kommt meine Antwort deshalb zu spät. Die von Ihnen genannten Quellen beinhalten jedoch meine E-Mail-Adresse, sodass Sie jederzeit hätten nachfragen können.
Die von mir vorgeschlagene CAIO-Methode ist anwendbar für alle FE-Programme, die lineare Statik und orthotrope Wärmeleitungsberechnungen als Option anbieten (Abaqus, Ansys Calculix etc.). Da Calculix frei zugänglich ist, verweise ich auf eine entsprechende CAIO-Calculix-Anleitung unter:
https://calculix.discourse.group/t/plotting-stress-trajectories-principal-stress-lines/788?u=zweistein
Klar, es ist etwas Arbeit, die "Keywords" an das jeweils gewünschte FE-Programm umzusetzen. Für Abaqus und Calculix kann ich dazu stets Auskunft geben.
Nichts für ungut für die späte Antwort, vielleicht hilft sie Ihnen bei Ihrer später geplanten Master-Arbeit.
Beste Grüße,
CAIO

Nachtrag: CAIO (Hauptspannungslinien dargestellt über Isothermen) ist im Fall von Ansys nur mit Ansys-APDL (Ansys CLassic) sinnvoll, nicht jedoch mit Workbench.

[Diese Nachricht wurde von CAIO am 10. Mrz. 2023 editiert.]

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