Hallo zusammen,
wir bearbeiten im Rahmen eines Hochschulprojekts eine Topologieoptimierung einer Handgelenksorthese und stoßen dabei auf Probleme mit der Kontaktdefinition.
Projektbeschreibung:
Die Orthese ist modular aufgebaut und besteht aus zwei Bauteilen, die in der Realität über Klettverschlüsse miteinander fixiert werden sollen.
Randbedingungen / Lastfälle:
- Die Orthese ist fixiert gelagert am Rand sowie einige Zentimeter innerhalb der Orthese in Richtung Ellbogen.
- Kräfte und ein Moment werden auf der Seite der Hand aufgebracht.
Kontaktmodellierung:
- Da das Modell aus zwei Teilen besteht, müssen entsprechende Kontaktbedingungen definiert werden.
- Ein Verbundkontakt (bonded) funktioniert numerisch, entspricht jedoch nicht unserer konstruktiven Idee, da die Teile in der Realität lösbar verbunden sind.
- Daher haben wir uns für den Kontakt „Keine Trennung“ (no separation) entschieden, da dieser unseres Wissens nach Normalkräfte überträgt und ein Abheben der Körper verhindert, aber Relativbewegungen zulässt.
Problem:
Mit dieser Kontaktdefinition funktioniert die Simulation leider nicht korrekt. Die beiden Körper trennen sich bzw. „spalten sich auf“ (siehe Bild 1), wodurch die Topologieoptimierung nicht durchgeführt werden kann.
Abbildung der Klettverschlüsse:
Die Klettverschlüsse haben wir vereinfacht durch Kräfte modelliert, die als gedachte Zugkräfte an den Laschen wirken (siehe Bild 2).
Fragen an das Forum:
- Begehen wir hier einen Denkfehler in der Kontaktdefinition?
- Ist der Kontakt „Keine Trennung“ für diesen Anwendungsfall ungeeignet?
- Gibt es eine alternative, vereinfachte Möglichkeit, Klettverschlüsse sinnvoll zu modellieren (z. B. über Kopplungen, Federsteifigkeiten o. Ä.)?
- Woran könnte es liegen, dass die Topologieoptimierung nicht startet bzw. abbricht (In der Fehlermeldung steht nur "Während der Lösung ist ein Allgemeiner Fehler aufgetreten)?
Es muss keine perfekte physikalische Abbildung sein – eine funktionierende und plausible Simulation wäre für unser Projekt völlig ausreichend.
Vielen Dank im Voraus für eure Hilfe!
Viele Grüße
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Sören
[Diese Nachricht wurde von sorenu am 17. Dez. 2025 editiert.]
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