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Thema: Axialspannung bei Hohlrohr unter Innendruck (3897 mal gelesen)
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stuzzi Mitglied
Beiträge: 30 Registriert: 06.03.2007 ABAQUS v6.11-1
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erstellt am: 24. Apr. 2007 16:00 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Hallo zusammen, mein Problem ist: Ich muss ein Hohlrohr unter Innendruckbelastung berechnen. Verwendet werden Schalenelemente. Aufgrund der Symmetrie habe ich ein Viertel-Modell modelliert. Jedoch schaffe ich es nicht, dass ich eine Axialspannung erzeuge, was daran liegt, dass mein Rohr am freien Ende keiner axialen Beschränkung unterliegt. Ich habe schon versucht, einen Deckel mit großer Dicke und hohem E-Modul zu verwenden => hat nicht geklappt, d.h. ich habe nicht die analytisch berechneten Ergebnisse für die Axialspannung erhalten. Als nächstes wollte ich auf das offene Ende eine "shell edge load" (berechnet aus meinem Innendruck) aufbringen, um die Axialkraft künstlich aufzubringen => leider habe ich dieses Mal gar keine Axialspannung bekommen. Gibt es sonst noch irgendeine Möglichkeit, ein Hohlrohr zu modellieren? Vielen Dank schon mal! stuzzi Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
milasan Mitglied
Beiträge: 165 Registriert: 24.04.2007
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erstellt am: 24. Apr. 2007 23:49 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für stuzzi
Da scheint etwas mit der Physik nicht zu stimmen. Wenn Dein Rohr keine axiale Beschränkung hat, kann es sich in dieser Richtung ungehindert deformieren und somit sollten auch keine Axialspannungen entstehen, oder? Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
stuzzi Mitglied
Beiträge: 30 Registriert: 06.03.2007 ABAQUS v6.11-1
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erstellt am: 25. Apr. 2007 10:32 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
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Maccias Mitglied Dipl.-Ing.
Beiträge: 588 Registriert: 22.08.2006 MECHANICA-Version: WF2, M190 ABAQUS-Version: 6.6-1 Grafikkarte: NVIDIA Quadro FX 1300 HP xw8200 Windows2000
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erstellt am: 25. Apr. 2007 11:22 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für stuzzi
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stuzzi Mitglied
Beiträge: 30 Registriert: 06.03.2007 ABAQUS v6.11-1
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erstellt am: 25. Apr. 2007 16:47 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Nein natürlich nicht! Aber jedes Rohr in einem Rohrsystem erfährt nunmal eine axiale Beanspruchung. Und bei meinem modellierten Hohlrohr weiß ich eben nicht, wie ich es ihm beibringen soll. Ich könnte natürlich (wie anfangs erwähnt) die Kraft in axialer Richtung ausrechnen (ergibt sich aus dem Innendruck multipliziert mit der stirnseitigen Innenfläche [Pi*r_i^2]) und diese dann als Flächenlast in axialer Richtung aufbringen => aber das funktioniert bei meinen Schalen-Elementen irgendwie nicht. Hat noch niemand ein Hohlrohr oder Ähnliches modelliert und berechnet? Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
milasan Mitglied
Beiträge: 165 Registriert: 24.04.2007
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erstellt am: 25. Apr. 2007 23:27 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für stuzzi
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lmeh Mitglied am Dazulernen...
Beiträge: 31 Registriert: 20.10.2006 GNU/Linux 2.6.29 abq6.7-1 TI-89 Papier, Bleistift
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erstellt am: 26. Apr. 2007 07:59 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für stuzzi
"Hallo zusammen, mein Problem ist: Ich muss ein Hohlrohr unter Innendruckbelastung berechnen." Wie wird der hydrostatische Druck denn in das reale Rohr eingebracht? Bestimmt über irgendwelche Druckleitungen, die an beiden Enden des Rohrs angeflanscht oder durch Rohrgewinde oder sonstwie befestigt sind. Wenn die Systemgrenze deines Modells an den Rohrenden liegt, dann müssen (entsprechend des Schnittprinzips) die von den Anschlusselementen übertragenen axialen Kräfte berücksichtigt werden. Die dürften sich aus dem Innendruck und dem (wirksamen) Rohrdurchmesser einfach berechnen lassen. Dann gibts auch Axialspannungen. Es geht hier einfach ums richtige Freischneiden. Mfg lmeh
------------------ Can do. Will do. God bless. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Maccias Mitglied Dipl.-Ing.
Beiträge: 588 Registriert: 22.08.2006 MECHANICA-Version: WF2, M190 ABAQUS-Version: 6.6-1 Grafikkarte: NVIDIA Quadro FX 1300 HP xw8200 Windows2000
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erstellt am: 26. Apr. 2007 11:20 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für stuzzi
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stuzzi Mitglied
Beiträge: 30 Registriert: 06.03.2007 ABAQUS v6.11-1
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erstellt am: 27. Apr. 2007 09:58 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Ja das stimmt! Meine Achse ist in der 3er-Richtung und ich möchte auch die Spannung in 33-Richtung auswerten. Aber das ist meiner Meinung nach nicht die Richtung der Schalennormale, oder irre ich mich? Wie kann ich mir dann die Spannung in axialer (3er) Richtung anzeigen lassen? Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Maccias Mitglied Dipl.-Ing.
Beiträge: 588 Registriert: 22.08.2006 MECHANICA-Version: WF2, M190 ABAQUS-Version: 6.6-1 Grafikkarte: NVIDIA Quadro FX 1300 HP xw8200 Windows2000
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erstellt am: 27. Apr. 2007 10:42 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für stuzzi
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Mustaine Ehrenmitglied V.I.P. h.c.
Beiträge: 3554 Registriert: 04.08.2005 Abaqus
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erstellt am: 27. Apr. 2007 11:22 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für stuzzi
Zitat: Original erstellt von stuzzi: Ja das stimmt!Meine Achse ist in der 3er-Richtung und ich möchte auch die Spannung in 33-Richtung auswerten. Aber das ist meiner Meinung nach nicht die Richtung der Schalennormale, oder irre ich mich? Wie kann ich mir dann die Spannung in axialer (3er) Richtung anzeigen lassen?
Einfach die Variable S33 anzeigen lassen. Wenn die globale 3-Richtung auch die axiale Richtung des Rohres ist, brauchst du kein neues Koordinatensystem zu erstellen um die Ergebnisse zu transformieren. Generell zu deinem Problem: Die Vorredner haben schon Recht. Ein Druck wirkt nunmal nur normal auf die Fläche. Wenn dann auch die Verschiebungen an den Stirnseiten nicht behindert sind, wird keine axiale Spannung entstehen. Woher auch? Du solltest dich fragen woher die axialen Spannungen in den realen Rohren kommen. Thermische Ausdehnung und eingeschränkte Bewegung an den Stirnseiten zum Beispiel. Wenn du die Gründe weißt, kannst du überlegen ob diese Lasten und Randbedingungen mit einbaust und somit auch axiale Spannungen enstehen. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
stuzzi Mitglied
Beiträge: 30 Registriert: 06.03.2007 ABAQUS v6.11-1
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erstellt am: 27. Apr. 2007 12:23 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Ok, hab ich gemacht. Hab euch auch mal zwei Bilder gemacht. Bei beiden hab ich auch ein transformiertes Koordinatensystem (in Zylinderkoordinaten) generiert. Jedoch bekomme ich bei den Spannungen S11, S22, S33 beim Solid-Modell andere Werte als beim Shell-Modell. Woran liegt das? Werden die Spannungen S11 usw. bei den Shell-Elementen anders definiert? Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
milasan Mitglied
Beiträge: 165 Registriert: 24.04.2007
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erstellt am: 27. Apr. 2007 14:09 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für stuzzi
Wie Mustaine schon schrieb brauchst Du kein eigenes Koordinatensystem. Deine Bilder sehen so ganz ok aus. Ich glaube, Dich verwirrt, daß Du bei Deinen Spannungen keine variierende Skala bekommst, sondern nur einen Wert. Schau Dir mal die Hauptspannungskomponenten an, vielleicht hilft Dir das:: Result -> Field Output -> S -> Max. Principal Plot -> Symbols -> On Deformed Shape Options -> Symbol -> Tensor -> Selected Principal Component Ebenso kannst Du Dir die andereren Principal Komponenten so anzeigen lassen. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Maccias Mitglied Dipl.-Ing.
Beiträge: 588 Registriert: 22.08.2006 MECHANICA-Version: WF2, M190 ABAQUS-Version: 6.6-1 Grafikkarte: NVIDIA Quadro FX 1300 HP xw8200 Windows2000
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erstellt am: 27. Apr. 2007 14:18 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für stuzzi
Nach den Bildern würde ich sagen, es darf gar keine axiale Spannung auftreten! Ich dachte, das Hohlrohr hätte auch einen Deckel!?! Des weiteren wage ich immer noch zu behaupten, dass die Spannung S33 im Falle von Schalen nicht die globale 3er Richtung sondern die Normalenrichtung der Schalen auswertet (meine Tests jedenfalls zeigen das). Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
stuzzi Mitglied
Beiträge: 30 Registriert: 06.03.2007 ABAQUS v6.11-1
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erstellt am: 27. Apr. 2007 14:59 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Zitat: Original erstellt von Maccias: Nach den Bildern würde ich sagen, es darf gar keine axiale Spannung auftreten! Ich dachte, das Hohlrohr hätte auch einen Deckel!?!
Und deshalb habe ich ja auch die in der Realität auftretende Axialspannung in eine Streckenlast (hier als shell edge load) umgerechnet und von Hand aufgebracht. Zitat: Des weiteren wage ich immer noch zu behaupten, dass die Spannung S33 im Falle von Schalen nicht die globale 3er Richtung sondern die Normalenrichtung der Schalen auswertet (meine Tests jedenfalls zeigen das).
Dazu habe ich im Manual nämlich noch keine Aussagen gefunden. Ich möchte eigentlich nur wissen, wie ich bei meinem einfachen Fall herausfinde, was meine Spannungen S11, S22 und S33 für meine Schalen-Elemente bedeuten bzw. ob es da eine allgemein gültige Aussage gibt!? Vor allem auch in Bezug auf die Komponenten im Zylinder-Koordinatensystem. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Maccias Mitglied Dipl.-Ing.
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erstellt am: 27. Apr. 2007 15:24 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für stuzzi
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Mustaine Ehrenmitglied V.I.P. h.c.
Beiträge: 3554 Registriert: 04.08.2005 Abaqus
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erstellt am: 27. Apr. 2007 15:38 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für stuzzi
Prinzipiell hat Maccias recht. Schalenelemente haben immer ein eigenes lokales Elementkoordinatensystem, in welchem die Spannungen auch per default angezeigt werden. Meine aussage bezog sich nur auf Volumenelemente. Wie diese Orientierung für jedes Element generiert wird steht im Users Manual 1.2.2 Conventions im Unterkapitel Local directions on surfaces in space Laut deinen Bildern hast du schon richtig angefangen. Du hast jeweils ein lokales Koordinatensystem erzeugt. Hast du dann auch die Ergebnisse transformiert? Result->Options->Transformation->User specified Du musst dann natürlich auch eine andere Spannung als Mises wählen, weil Mises unabhängig von Richtung und Koordinatensystem ist. Wenn dich die axialen Werte interessieren, musst du dir dann S33 anzeigen lassen. Result->Field Output->S->Component=S33 Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Mechanix Mitglied Mechanix
Beiträge: 29 Registriert: 20.12.2006
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erstellt am: 27. Apr. 2007 21:24 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für stuzzi
FRAGE@stuzzi du willst ein hohlrohr unter innendruck modellieren. 1. das kann man analytisch behandeln falls du dein problem mittels fem lösen willst: 1. du machst was schalen- und volumenelementen, wieso? 2. warum modellierst du das rohr nicht mit hilfe axialsymmetrischer elemente (CAX-Elemente) LG Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
stuzzi Mitglied
Beiträge: 30 Registriert: 06.03.2007 ABAQUS v6.11-1
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erstellt am: 28. Apr. 2007 21:47 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Zitat: Original erstellt von Mechanix: FRAGE@stuzzidu willst ein hohlrohr unter innendruck modellieren. 1. das kann man analytisch behandeln
Das weiß ich, aber im Rahmen meiner Studienarbeit muss ich eine Parameterstudie mit einfachen Geometrien (u.a. auch ein Hohlrohr) mit ABAQUS durchführen. Zitat: falls du dein problem mittels fem lösen willst: 1. du machst was schalen- und volumenelementen, wieso? 2. warum modellierst du das rohr nicht mit hilfe axialsymmetrischer elemente (CAX-Elemente) LG
siehe meine erste Antwort auf deine Frage Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
stuzzi Mitglied
Beiträge: 30 Registriert: 06.03.2007 ABAQUS v6.11-1
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erstellt am: 02. Mai. 2007 12:03 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Zitat: Original erstellt von milasan: Wie Mustaine schon schrieb brauchst Du kein eigenes Koordinatensystem.Deine Bilder sehen so ganz ok aus. Ich glaube, Dich verwirrt, daß Du bei Deinen Spannungen keine variierende Skala bekommst, sondern nur einen Wert. Schau Dir mal die Hauptspannungskomponenten an, vielleicht hilft Dir das:: Result -> Field Output -> S -> Max. Principal Plot -> Symbols -> On Deformed Shape Options -> Symbol -> Tensor -> Selected Principal Component Ebenso kannst Du Dir die andereren Principal Komponenten so anzeigen lassen.
Ok, das hab ich jetzt auch mal probiert und es klappt! Danke. Damit konnte ich auch kontrollieren, ob meine Hauptspannungen stimmen => sie tun´s ;-) Trotzdem bin ich noch bissl verwirrt über die Spannungen S11,S22... Aber das liegt wohl in der Konvention für Schalenelemente Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Maccias Mitglied Dipl.-Ing.
Beiträge: 588 Registriert: 22.08.2006 MECHANICA-Version: WF2, M190 ABAQUS-Version: 6.6-1 Grafikkarte: NVIDIA Quadro FX 1300 HP xw8200 Windows2000
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erstellt am: 02. Mai. 2007 15:26 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für stuzzi
Eigentlich ist es schon logisch: sobald Du mit Schalen arbeitest, triffst Du ja die Vereinfachung, dass Dich die Dickenrichtung nicht interessiert. Warum sollte sie dann per default ausgewertet werden? Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Nicksen Mitglied wissenschaftlicher Mitarbeiter
Beiträge: 239 Registriert: 04.05.2007
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erstellt am: 07. Mai. 2007 13:07 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für stuzzi
@stuzzi: Wenn in dieses gezeigte Modell noch eine axiale Last eingebracht werden soll (zB mit shell edge load) dann muss sie entweder auf beide Randabschnitte in jeweils entgegengesetzter Richtung appliziert werden oder aber ein Rand wird in der axialen Richtung noch festgehalten. Mich wundert ohnehin, wenn ich das hier so lese und auch richtig verstanden habe, dass eine Rechnung mit einer shell-edge-load- RB und ohne weitere betreffenden RBs keine Fehlermeldung wegen Starrkoerper- bzw. Gesamtkoerperbewegungen liefert. ------------------ =========== == Dingsen == =========== Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
stuzzi Mitglied
Beiträge: 30 Registriert: 06.03.2007 ABAQUS v6.11-1
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erstellt am: 07. Mai. 2007 13:37 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
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