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Hallo,

Ich möchte einen Druck mit Nastran berechnen.
Es soll der Druck einer Flüssigkeit (Wasser) in einem geschlossenen Behälter bestimmt werden.
Der Behälter wird von aussen durch eine Kraft belastet.

Den Behälter baue ich aus SolidElementen auf.
Wie Simuliere ich die Flüssigkeit? Kann ich da auch Solidelemente für nutzen?
Wasser hat ja keine Steifigkeiten und ist inkompressibel.
Und der Druck verteilt sich über das gesamte Wasser gleich.
Welches Material nutze ich dann?

Oder lässt sich der Druck durch die auftretenden Spannungen an den innenflächen des Behälters bestimmen.
Jedoch darf sich das Volumen im inneren des Behälters nicht verändern (inkompressibilität des Wassers)

Für ein paar Anregungen wäre ich sehr dankbar.

Frank Sander

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Für so eine Problemstellung würde ich an deiner Stelle ein kleines CFD Programm schreiben, einfach die Eulerschen Gleichungen lösen und die Wände durch Constrains simulieren. Wenn du das nicht selber programmieren magst, dann würde ich direkt ein CFD Tool nutzen.

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Mmmh, also ich kenn mich auf dem Sektor nicht so gut aus und ich möchte das schon gern mit Nastran machen.

Man kann in Nastran auf der Materialkarte den Typ auf Fluid umstellen.
Darf ich dann eine Property Solid erstellen,
welcher ich das Material mit dem Typ Fluid zuweise.
Kann ich dann den Innenraum mit diesen Solidelementen vernetzen?

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Mal anders gefragt, wie willst du ein Problem sinnvoll lösen wenn du dich auf dem Sektor nicht auskennst?! Blindes Vetrauen in numerische Tools ist mit sicherheit nicht das cleverste...Egal wie der Solver heißt, mit CFD solltest du dich dennoch auskennen.

Eine 2D-Lösung reicht für dein Problem wohl auch aus, da brauchst du keine Solids.

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Zitat:

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Original erstellt von fsander1:
Mmmh, also ich kenn mich auf dem Sektor nicht so gut aus und ich möchte das schon gern mit Nastran machen.

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Ohne dieses Grundlagenwissen macht eine Beschäftigung mit Simulationsverfahren keinen Sinn, da man nicht in der Lage ist, die Ergebnisse zu beurteilen.

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Tja, dann muss ich mich wohl geschlagen geben.

Zu meiner Aussage, dass ich mich auf dem Sektor nicht so gut auskenne:

Ich habe mich bislang nur mit Statischen Analysen beschäftigt.
In unseren Vorlesungen haben wir damals auch Eigenwertanalysen
und Temperaturverteilungen behandelt, jedoch haben wir nie so etwas
behandelt, wie das, was ich hier angesprochen habe.

Es hätte ja sein können, dass mir jemand einfach eine Antwort in der Form (nutze folgendes Material und folgende Properties, nutze dann jene Analyse und du erhälst bei einer bestimmten PostProcessing-Einstellung folgende Aussagen über deine Problemstellung).

Naja, ich denke ich muss dazu mal zu meinem alten Prof. Kontakt aufnehmen.

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Auch der Kontakt zu deinem Professor beeinhaltet selbiges Problem, du musst dich mit der Thematik beschäftigen, sonst bringen dir die bunten Bildchen nix. Selbst wenn ich dir das Programm im CFD schreibe, was übrigens "nur" die NavierStokes-Glg löst, wirst du die Sache nur schwer deuten können.

Das ist wirklich nicht böse gemeint, aber du gehst doch hoffentlich zu Klausuren auch vorbereitet mit Hintergrundwissen, hier ist es nix anderes.

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Was käme denn raus, wenn man einen niedrigen E-Modul (z.b. 1/1000 des Materials der Wand)und eine Querkontraktionszahl vom 0,499999 wählt?

Wenn die Schubspannungen innen gering ausfallen und die Summe der Elementvolumen sich nur gering ändert, dürfte die Lösung einer statischen Lösung mit Wasser nahe kommen.

Vielleicht mal ausprobieren und dann berichten.

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Zitat:

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Was käme denn raus, wenn man einen niedrigen E-Modul (z.b. 1/1000 des Materials der Wand)und eine Querkontraktionszahl vom 0,499999 wählt?

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Da bei der Ermittlung der Elementssteifigkeiten durch (1 - 2 * Querkontraktion) dividiert wird, erhältst du eine extrem schlecht konditioniertes Gesamtgleichungssystem, das sich wegen der endlichen Rechengenauigkeit unserer PC's nicht (richtig) lösen lässt.

Martin

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Wie wäre es denn damit:

1. das Innenvolumen des Behälters bestimmen
2. nur den Behälter darstellen und belasten
3. am verformten Modell das Innenvolumen bestimmen
4. K=-V*dp/dV 
    K...Kompressionsmodul für Wasser 2,08·10^9 Pa
    V...Anfangsvolumen
    dp..Druckänderung
    dV..Volumenänderung
    mit dieser Formel eine erste Druckänderung errechnen
5. das FEM Modell mit ca. der hälfte des in Punkt 4. errechneten
    Drucks belasten
6. mit dem neuen Innenvolumen wieder in Punkt 4. anfangen
7. solange wiederholen bis der im FEM Modell verwendete Druck mit der
    errechneten Druckänderung übereinstimmt.

oder wenn man das Wasser als inkompressibel ansieht, dann könnte man den Behälter einfach mit verschiedenen Innendrücken belasten, bis dass das neue Innenvolumen dem des unverformten entspricht.

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Viele Grüße

Frank

www.kontedo.de
www.caesar-2.de

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Zitat:

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Original erstellt von Martin Stumvoll:
Da bei der Ermittlung der Elementssteifigkeiten durch (1 - 2 * Querkontraktion) dividiert wird, erhältst du eine extrem schlecht konditioniertes Gesamtgleichungssystem, das sich wegen der endlichen Rechengenauigkeit unserer PC's nicht (richtig) lösen lässt.

Martin

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Aber das würde dann ja auch heißen, dass man keine Gummimaterialien (Hyperelastizität) berechnen könnte, oder?

Wäre bei dem Problem für das Fluid näherungsweise ein Volumenmesh mit hyperelastischem Material akzeptabel? Man hat dann die Inkompressibilität. Und Schubbelastungen scheinen bei dem Problem ja kaum aufzutreten. Wichtig ist dann die Verwendung der Hybrid-Formulierung für die Elemente mit dem hyperelastischem Material.

Als hyperelastisches Materialmodell könnte man erstmal Neo-Hooke nehmen. C01 wäre dann ungefähr E-Modul/6.

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Zitat:

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Original erstellt von Mustaine:
Aber das würde dann ja auch heißen, dass man keine Gummimaterialien (Hyperelastizität) berechnen könnte, oder?

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Gummimaterialien lassen sich schon berechnen, allerdings nicht indem man ein Finites Element mit Standardformulierung verwendet, und die Querdehnzahl einfach auf 0.5 setzt. Man benötigt eine spezielle Elementformulierung, in welche die Inkompressibilität bereits fest eingebaut ist - z.B. Herrmann Elemente, und verwendet dann eigene Materialkennwerte - wie z.B. Mooney Konstanten.

Martin

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Zitat:

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Original erstellt von Martin Stumvoll:
Gummimaterialien lassen sich schon berechnen, allerdings nicht indem man ein Finites Element mit Standardformulierung verwendet, und die Querdehnzahl einfach auf 0.5 setzt. Man benötigt eine spezielle Elementformulierung, in welche die Inkompressibilität bereits fest eingebaut ist - z.B. Herrmann Elemente, und verwendet dann eigene Materialkennwerte - wie z.B. Mooney Konstanten.

Martin

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Meine Frage war ironisch gemeint. Mir ist klar dass das geht, schließlich beschreiben ich später wie es geht (nur mit Abaqus-syntax). Vielleicht sollte ich mehr mit Smilies arbeiten...

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