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Fuhrungswagen.JPG

Hallo!

Ich benötige eure Hilfe bei der Simulation eines Führungswagen. Ich bin Anfänger und sehr unerfahren, was die Simulation in Solidworks betrifft. Ich versuche einen Führungswagen (Anhang Bild) mit vier Kugeln und einer Schiene zu simulieren. Hierbei stoße ich schon an meine Grenzen, weil ich weiß leider nicht wie ich das System einzuspannen habe oder die Kontakte zu wählen habe, damit eine "richtige" Simulation hinbekomme.
Mein Gedanke hierbei ist, die Kugeln über einen Knoten zu Oberfläche Kontakt jeweils zu verknüpfen, da die Kontaktfläche zwischen Kugeln und dem Stahlkörper und Schiene ein Linienkontakt ist. Hierbei habe ich auch die Kugeln über eine Trennlinie geteilt, damit ich die Kontakte jeweils getrennt verknüpfen kann. 
Zudem habe ich die Schiene von unten fixiert und die Bewegung des Stahlkörpers in längsrichtung eingespannt. Eigentlich sollte dann doch die Simulation durchzuführen gehen oder ? Leider bekomme ich hierbei eine Fehlermeldung, dass der Iterative Solver die Simulation nicht ausführen kann. Muss ich die Kugeln irgendwie einspannen?
Die Vernetzung habe ich jeweils an den Kontaktflächen stark verfeinert.
Ich bitte um eure Hilfe.
Vielen Dank im Voraus!

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Das ist doch symmetrisch. Dann kannst Du das halbieren und Symmetrie definieren. Dann ist alles auch seitlich zur Zeicheneben fixiert.
Du mußt auch alle Teile senkrecht zur Zeichenebene fixieren,
sonst gibt es Starrkörperbewegung und die ist nicht berechenbar.

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Klaus

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Lin_Fuehrung.ZIP Lin_Fuehrung_1.PNG Lin_Fuehrung_2.PNG

Hallo , bei klappte alles auf Anhieb.

Globale Kontakte alle rauslöschen,  Kontaktflächen alle einzeln auswählen, Kontaktflächen mit Trennlinie auf das Nötigste verkleinern,  die Baugruppe im Anhang noch vernetzen. 

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Klaus

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Rotationfalsch.JPG

Guten Morgen,

vielen Dank für deine Bemühung und die Durchführung der Simulation. Da merkt man, dass die Erfahrung eine wichtige Rolle in der Simulation spielt.
Ich weiß nicht ob es an meiner Version liegt, aber ich habe deine Dateien heruntergeladen und versucht die Simulation durchzuführen. Hierbei bin ich wieder auf den Fehler getreten "Iterativer Solver gestoppt - Numerischer Fehler". Also habe ich mir über das Diagnosewerkzeug "Unterbestimmte Körper" die unzureichenden durch Zwangsbedingungen Körper anzeigen lassen. Hierbei ist herausgekommen, dass die Kugeln noch eine Rotation ausführen können. Ich habe gedacht, dass der Kontakt ebenfalls die Rotation fixiert. Wenn ich bei den Kontakten ein Reibungskoeffizient reinmache, funktioniert das, aber es kommt zu großen Verformungen. Wenn ich die Rotation der Kugeln fixiere ebenfalls. Hast du dafür ein Lösungsvorschlag?
Vielen Dank für deine Hilfe.

[Diese Nachricht wurde von Masuwi am 08. Jul. 2024 editiert.]

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Ja Erfahrung ist hier notwendig, mit SWX Simulation mehr als mit FEM.
Dein Bild sieht aus wie große Verformung.  Das würde ich zuerst ausschalten.
SWX Simulation kann viel , aber nicht alles auf einmal. 
Die großen Verformungungen können realistisch sein, ich gab jetzt irgendwelche Zahlen ein ohne große Abschätzung. Es ging schließlich nur um den Rechenweg.
Wenn ich das richtig sehe ist die obere Kugel ganz ohne Belastung.
Also schließe die mal aus der Rechnung aus. 
Ich werde mir jetzt mal die Kontaktart genauer anschauen. 
Zu guter letzt kannst Du die Rechnung in Zeichenansicht auch noch mal halbieren.  Das vereinfacht die Rechnung und erhöht die Übersicht.

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Klaus

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Lin_Fuehrung_3.PNG Lin_Fuehrung_4.PNG

Reibung würde ich sein lassen, da ist noch mehr Iteration notwendig und dann hilft nur noch Ansys.
Daß die Kugeln sich drehen können ist mir inzwischen auch aufgefallen.
Deswegen schnitt ich innen einen Würfel raus um sie an den Flächen zu fixieren. 
Jetzt ist die obere Kugel komplett blau, also ohne Belastung. 
Die angezeigten Spannungen sind jetzt richtig. 
Die Bilder zeigen einen Schnitt durch die Mitte der Kugeln.
Das Erste mit der letzten Rechnung, das Zweite mit der neuen Rechnung. 
Die Kontakte sind mit " keine Durchdringung" was auch richtig ist.

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Klaus

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Und jetzt noch ein bisschen Theorie.
SWX Simulation arbeitet mit quadratischen Tetraeder-Elementen. Die funktionieren sehr gut bei Biegeverformungen von schlanken Teilen.
Bei großer Schubverformung sind die weniger gut.  Bei dieser großen Druckbelastung in dem Biespiel wird das ähnlich sein. 

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Klaus

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Mod-Edit:

Eine Parabel  ist auch quadratischen Ursprungs. 

Laß doch diese unsachliche Keilerei.

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Rotationfixiert.JPG

Morgen,
ich habe die Simulation nochmal laufen gelassen, indem ich an einer kleineren Trennlinie die Rotation der Kugeln fixiere. Mir ist da aufgefallen, dass die Fixierung gleichzeitig die Verformung verhindert und der Bereich um die Fixierung sich gar nicht verformt. Anscheinend ist das Ausschneiden der Würfel innerhalb der Kugeln die einzige Möglichkeit, die Rotation zu verhindern.
Zur Reibung konnte ich auch feststellen, dass die Rechnung eine ganze Stunde länger dauert und die Ergebnisse (Spannungsverläufe) eher falsch sind.
Ja die obere Kugel ist in diesem Fall entlastet und die untere Kugel belastet. Das ändert sich sobald die Kugeln vorgespannt sind (Wie ich das noch zu realisieren habe, muss ich noch herausfinden). Meine Lösungsidee ist das über eine vorgeschriebene Verschiebung zu machen oder ganz simpel Kräfte auf die Kugeln wirken zu lassen.
Danke.

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SWX 2012

Und jetzt noch ein bisschen Theorie.
SWXSolidWorks Simulation arbeitet mit quadratischen Tetraeder-Elementen. Die funktionieren sehr gut bei Biegeverformungen von schlanken Teilen.
Bei großer Schubverformung sind die weniger gut.  Bei dieser großen Druckbelastung in dem Biespiel wird das ähnlich sein.
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Das ist doch eine Lagerung. Da soll/darf es keine grossen Verformungen geben, ansonsten würde ich es nicht mehr als Lagerung bezeichnen.

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Bitte mal die Originalbaugruppe mit allen Einzelteilen als zip hochladen.

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Fuhrungswagen.zip

Im Anhang ist die Baugruppe mit den einzelnen Teilen.

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Kannst Du das File mal selber runter laden. Ich kann das zip-File nicht öffnen.

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Fuhrungswagen1.zip

Sorry sollte jetzt funktionieren, musste es erstmal testen.

[Diese Nachricht wurde von Masuwi am 09. Jul. 2024 editiert.]

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Fuhrungswagen_testrechnung.zip

Bin etwas erstaunt, dass Deine (wie auch immer Dein Name ist) keine Simulationsstudie enthält.

Mein Ansatz (Kein Anspruch auf Richtigkeit in der Praxis)

- Neue Konfiguration erzeugt
- Eine Reihe der Kugeln herausgeschnitten (nur eine Seite)
- Mit Rollen/Gleitführungen die Symmetrie abgebildet
- Mit Rollen/Gleitführungen das Modell in der Länge abgestützt
- Unteres Teil unten fixiert
- Kugeln in Linearführungsrichtung an einem Punkt festgehalten
- Kraft oben aufgebracht
- Netzverfeinerung definiert

Modell rechnet durch

Beim Upload von Dateien kommt immer ein Fehler. Probiere es später nochmal.
[Edit]Funktioniert aber dennoch [/Edit]

Gruss
Mike

[Diese Nachricht wurde von Oberli Mike am 09. Jul. 2024 editiert.]

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Hallo Mike,
Erstmal vielen Dank für die Hilfe bei der Simulation. Leider weiß ich nicht wieso es bei mir nicht funktioniert hat, aber ich denke das ist Erfahrungsbedingt so. Ich habe versucht es über die "lokale Interaktion" zu schaffen, aber anscheinend reicht ja auch der globale Kontakt. Wenn ich die Kugeln in die Längsrichtung fixiert habe, dann haben sich die Kugeln innerhalb vom Bauteil rotiert und der Solver hatte Schwierigkeiten dies zu berechnen.
Wie hast du das von mir vorhandene Problem gelöst? Wieso bleiben die Kugeln ohne Bewegung an der position? Wegen dem Festhalten von dem Punkt in der Linearführungsrichtung?

Lg,
Masu

[Diese Nachricht wurde von Masuwi am 09. Jul. 2024 editiert.]

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Hallo , bitte nicht per PM was hier her gehört. 
Da die Belastung bei den Kugeln innen sehr gering bis Null  schnitt ich einfach in der Mitte einen Würfel aus.
Der hat keine Verbindung nach außen.  Dann sind da 6 Flächen die ich fixieren kann.
Die Flächen sind etwas schwierig dann auszuwählen aber mit RMT und " anderes wählen " geht das .
Die Konstruktionsebenen  wollte SWX Simulation nicht erkennen. 
Ich bin auch der Meinung wie Mike daß die Aufgabe für SWX Simulation etwas anspruchsvoll ist.

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Klaus

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Guten Morgen,
das werde ich in Zukunft berücksichtigen, entschuldige!
Das werde ich ausprobieren. Ich kann ja nochmal die Teile halbieren, sodass ich Halbkugeln habe und dann den Würfel konstruieren. Das ist ja auch alles symmetrisch.
Hoffentlich funktioniert das.
Anspruchsvoll, aber hoffentlich machbar 
Lg,
Masu

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Hallo Klaus

Wenn Du einen Würfel im Innern der Kugel einen Würfel raus schneidest, und dann alle 6 Flächen fixierst, dann kann die Kugel nicht mehr verrücken.
(Einfacher währe, aber gleich falsch in meinen Augen, eine Kugel in der Kugel auszuschneiden, und dann muss man nur eine Fläche fixieren.
Die Kugel muss verrücken können. Wird die Kugel zusammengedrückt, so verschiebt sich der Mittelpunkt der Kugel.

Wenn man einen Punkt der Kugel in Längsrichtung blockiert, so kann die Kugel viel weniger rotieren, es hat aber, sofern die Kräfte die Kugel nicht aktiv zum rotieren bringen, keinen Einfluss auf die Berechnung.
Man könnte den Punkt wohl auch noch in die zweite Richtung senkrecht zur Last fixieren, was aber nicht ganz korrekt währe, da durch die Linierführung die Kugeln wohl zur Mitte oder von der Mitte weg gedrückt werden.

Wieso bist Du der Meinung die Kugeln verdrehen sich nicht? Die eine verdreht sich doch.
Abfrage Verschiebung --> die eine Kugel hat Verschiebungen, die beiden Führungsteile und die andere Kugel weisen deutlich weniger Verschiebung auf.
Da die Verschiebung in xyz angezeigt wird (Standardmässig aktiv bei mir), muss man die Rotation so interpretieren.

Wenn man die Rotation blockieren möchte, dann würde ich die Achse durch die Kugel legen (Achse = Richtung der Linearführung), und dann über die Achse als Referenz die Rotation der Kugel auf der Aussenfläche um die Achse blockieren.

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Bei mir war die Drehung der Kugeln kein Problem , nur auf dem Bild von Maluwi sah es so aus. Ich weiß daß die Methode nicht ganz korrekt ist. Hatte auch nicht alle 6 Flächen fixiert, sondern nur 2 senkrechte Flächen mit der horizontalen Verschiebung.
An runden Flächen die Rotation auf Null setzen würde ich vermeiden, weil ich nicht genau weiß was SWX Silulation da macht.
An einzelnen Punkten gebe ich ungern Bedingungen oder Belastungen ein, weil das zu unrealistischen Ergebnissen führt die man leicht übersieht.  Das lernte ich mit FEM schon ganz am Anfang.

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Klaus

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Einzelne Punkte blockieren ist in der Tat nicht ganz ohne.
Man muss sehr genau wissen, dass Verschiebungen in blockierender Richtung nur durch Ablenkkräfte infolge imperfektem Netz entstehen.
Reelle Kräfte sind so nicht aufzunehmen.

Klaus, Du hast noch was ganz wichtiges notiert.
--> weil ich nicht genau weiß was SOLIDWORKS Simulation da macht <--

Wenn man es nicht weiss, aber es braucht, dann erstellt man eine Testrechnung wo man sehr genau weiss was passiert, und rechnet diese genau so.
Anschliessend implementiert man das "nicht ganz bekannte Elemente", und schaut was passiert, und lernt das unbekannte Element besser kennen.

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AusenflacheumAchsefixiert.JPG SoftSprings.JPG

Guten Morgen,

ich habe es ausprobiert und eine Kugel in der Mitte der Achse ausgeschnitten. Das Problem-> Es entstehen Spannungsspitzen an der Stelle, an dem ich den inneren ausgeschnittenen Kreis fixiere.
Das Problem habe ich auch wenn ich die Rotation an der Außenkante fixiere, dann kommt es zu keinen Verschiebungen mehr.
Die besten Ergebnisse erhalte ich wenn ich das System als instabil betrachte und die Soft Springs anmache. Ich weiß, dass erhöht die Steifigkeit, aber der Spannungsverlauf sieht in dem Fall am besten aus.

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