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Hallo Leute,

im Rahmen meine Diplomarbeit untersuche ich den Wärmehaushalt (Temperaturen und Spannungen) einer Kupplungsscheibe. (Coupled thermal stress analysis) (Elemente C3D8T) hexagonale Vernetzung mit Abq6.7!!
Dabei untersuche ich 4 verschiedene Fälle, in denen die Wärmezufuhr verändert wird. Neben der simulierten Wärmezufuhr (surface heat flux) werden auch einige mechanische Spannungen eingebracht (Druck- und Tangentialkräfte aufgrund der Reibkraft und der Anpresskraft auf die Scheibe) sowie Zentrifugalkräfte.

Bei den untersuchten Fällen (A - D) ändern sich die mechanischen Belastungswerte nur von Fall A zu B, allerdings auch nur die Zentrifugalkräfte. Von B bis D bleiben diese Werte im Load modul unverändert. Die Wärmezufuhr wird in jedem Fall erneut verändert (gesteigert). Die genannten Belastungen werden hauptsächlich auf die Reibflächen aufgetragen, Teile wie der Mitnehmer der Kupplung kriegen weder hohe Temperaturen noch mechanische Belastungen aufgetragen.
In den erten beiden Fällen kommen wirklich super Werte raus, aber mein Problem ist, dass in den restlichen Fällen (C und D) auch Teile wie der Mitnehmer Spannungen bis 1000N/mm^2 abbekommen. Dabei erhitzt sich das Bauteil fast gar nicht (max auf 305K von 298K) und an den mechanische Belastungen kann es nicht liegen, da diese nicht verändert werden.

Fall A: max 220 N/mm^2
Fall B: max 260 N/mm^2
Fall C: max 550 N/mm^2
Fall D: max 1100 N/mm^2

Kann mir jemand erklären, warum Bauteile, die sich nicht oder kaum erwärmen und die kaum etwas von den geringen Kräften etwas abbekommen, trotzdem so hohe Spannungen aufzeigen????
Bin wirklich für jede Hilfe dankbar!!!

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Denke, dass man die Frage nicht so allgemein beantworten kann. Es könnte nur an inkonsistenten Einheiten oder ähnlichem liegen. Ohne Input-File wird's wahrscheinlich schwierig zu helfen.

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Hi,

habe versucht die inp.-Datei anzuhängen. Allerdings war die auch nach einer Komprimierung noch zu groß.
Daher hats leider nicht funktioniert.
An den Einheiten kann es doch aber nicht liegen, denn dann wären ja auch die Ergebnisse der ersten beiden Fälle so hoch. Wie gesagt, die genannten Bauteile kriegen weder hohe Temperaturen ab, noch ändern sich die mechanische Belastungen.

Keiner ne Idee??

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Hallo QStorm,

schau mal in Deinem Inputdeck bei den Steps nach, ob nicht in Lastfall C und D sich die Lagerbedingungen ändern.

Außerdem kannst Du noch prüfen, ob Deine Lasten wirklich unverändert bleiben.

Hilfreich wäre das Inputdeck (evtl. ohne Knoten und Elemente)

Gruß KubaG

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Hallo KubaG,

erst mal vielen Dank für deine Antwort. Habe die Daten in den Steps untersucht, also sowohl die LOADS als auch die BCs, konnte aber keine Fehler entdecken. Die Lasten ändern sich nicht und die Lagerbedingungen bleiben auch so wie ich sie auf der Abaqus-Oberfläche definiert hatte.

Außerdem habe ich inzwischen zwei Simulationen rechnen lassen. Eine, in der die mechanischen Belastungen komplett entfernt sind und eine, in der die thermischen Belastungen entfernt wurden. Die Simulation mit einer reinen mechanischen Belastungen zeigt sehr geringe und realistische Werte (max 220 N/mm^2). Die Simulation mit reiner thermischer Belastung zeigt die 4-fachen Spannungswerte im Mitnehmer. Aber wie gesagt, die höchste Temperatur im Mitnehmer beträgt gerade mal 70°C und hat an diesen Stellen Spannungen von maximal 150N/mm^2. Die Stellen mit bis zu 1100N/mm^2 zeigen Temperaturen von gerade mal 40°C.

Ich verstehe das einfach nicht!!

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Ohne Input-File kann man in diesem Fall nur Vermutungen anstellen...

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Hallo QStorm,

schau Dir mal den Temperaturausdehnungskoeffizienten in der Materialdefinition an, ob der stimmt.

Gruß KubaG

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Hi,

ich glaube, ich muss mir jetzt dann doch mal ein Kristallkugel-Makro installieren, damit ich auch ohne die sonst nötigen Informationen eine treffende Antwort auf manche Fragen geben kann   

Spaß bei Seite. So wie ich es aus deinem Beitrag rausgelesen habe, treten diese hohen Spannungen nur an manchen Stellen auf, und diese Stellen sind auch recht klein. Stimmt das so? Wenn ja, dann tippe ich darauf, dass diese hohen Werte auch direkt an einem Knotenpunkt deines Netzes liegen. Versuche mal, das Netz an dieser Stelle zu verfeinern, meistens hilft das schon.

Ich habe solche hohen Spannungen, die mir nicht plausibel vorkommen, öfters. An einer Stelle hab ich mal eine ganz winzige Fase rangemacht, und schon waren die Spannungsspitzen weg und alles war im Normalbereich. Und das, obwohl es in der Praxis keinen Unterschied macht, ob ich die Kante in meinem Fall mit 0,25 mm anfase oder nicht.

Was ich damit sagen will: Bunte Bilder auf den Bildschirm zaubern, dass kann bald mal wer. Man muss solche bunten Bilder auch richtig interpretieren können und wissen, was an dem Bild jetzt realistisch ist und was nicht. Und das bekommt man auch nur mit viel Übung und Probieren hin.

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Gruß 

Markus

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@Markus

Es scheint sich hier um kein Singularitätsproblem zu handeln, denn bei mech. Last ergeben sich plausible Ergebnisse.

Gruß KubaG

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Hallo Leute,

zu aller erst möchte ich mich für all die Antworten von euch bedanken, auch vor allem KubaG.
Ich habe natürlich sämtliche Materialeigenschaften überprüft und konnte weder in den Werten noch in den Einheiten Fehler finden. Allerdings hat Markus_30 auch recht, wenn er meint, dass man all die bunten Bilder richtig interpretieren muss.
In diesem Fall war mein Fehler, dass ich von Anfang an von einem Fehler in der Modellierung ausgegangen bin und es für mich nicht in Frage kam, dass der Mitnehmer trotz geringer Temperaturen so hohe Spannungen zeigte. Ich glaube es hat sich rausgestellt, dass diese Werte richtig sind.
Folgendes: Die Wärmezufuhr erfolgt zwar "an den äußersten Stellen der Kupplungsscheibe", allerdings darf man hier nicht vergessen, dass die äußeren Bauteile im FallD bis zu 380°C erreichen. Diese dehnen sich natürlich aus...und wenn ich richtig gerechnet habe, habe ich in den Bauteilen eine Dehnung zwischen 0,25-0,5% (je nach Bauteil und Temperatur), was ja nicht wenig ist. Da sich nun diese Bauteile so stark ausdehnen und die gesamten Bauteile der  Kupplungsscheibe am Mitnehmer montiert sind, "ziehen" sie eben am Mitnehmer. Weil die Einspannung (BC) am Mitnehmer erfolgt, erreicht der Mitnehmer so hohe Spannungen.
Außerdem (ist mir aber auch erst später aufgefallen) ist eine starke Verformung der Kupplungsscheibe in einem rein mechanischen Belastungsfall erst bei einem Faktor von 188 zu erkennen, während im rein thermischen Fall ein Faktor von 15 ausreicht. Zudem verformt sich die Scheibe wie eine Schüssel im rein thermischen Fall, was im rein mechanischen Fall keineswegs auftritt (Verformung nur in einer Achse). Dies liegt wohl auch an der thermischen Ausdehnung, denn die ganzen Bauteile sind auf EINER Seite des Mitnehmers montiert, die Verformung erfolgt auf die andere Seite, also die Seite mit dem geringsten Wiederstand.
Das ganze erklärt auch, warum die Spannungen im FallC niedriger sind. Geringerer Wärmeeintrag, also geringere Wärmeausdehnung.

Also wären die hohen Spannungen im Mitnehmer auf die hohen Temperaturen der anderen Bauteile zurückzuführen, die aufgrund der thermischen Ausdehnung am Mitnehmer "ziehen".

Ganz ehrlich, ich komm mir schon blöd vor, dass ich nicht gleich darauf gekommen und sofort von einem Fehler ausgegangen bin. Dabei war es kein Modellierungsfehler, sondern nur eine Interpretationssache.

Leute, vielen Dank für eure Antworten und Hilfe.
Hat mir wirklich geholfen...

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