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screenshot2.JPG

Hallo Zusammen

Für eine Arbeit an unserer Schule will ich zusammen mit einen Kollegen Teile aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen dimensionieren. Wir haben uns entschieden dies zuerst mit Abaqus zu versuchen. Leider sind wir absolute Abaqus-Neulinge...

Als Einstieg versuchten wir eine einfache Platte mit einen homogenen Lagenaufbau zu berechnen. Wir zeichneten eine Fläche mit den Massen 50mm x 200mm. Auf diese brachten wir dann drei "Composite Plies" auf. Anschliessend spannten wir diese Platte an der einen kurzen Seite ein und zogen an der anderen kurzen Seite. (siehe Screenshot)

Die Berechnung verlief ohne Probleme, jedoch waren die Ergebnisse sehr merkwürdig. Um diese zu überprüfen, wählten wir folgende Zahlenwerte um die Rechnung mit einer einfachen Handrechnung zu verifizieren:

Fläche mit den Massen: 50mm x 200mm
Composite Lagen: Isotropes Material, E-Modul 100000, Poisson Zahl 0.3, 3 Lagen mit Dicke 1mm
Zugkraft: 150
(Diese Werte sind auf mm und N aufgebaut)

Die Handrechnung sieht wie folgt aus:
Spannung = Kraft/Fläche = 150/(3*50) = 1 [N/mm^2]
Dehnung = Spannung/E-Modul = 1/100000 = 1e-5
"deltaLänge" = totale Verlängerung = Dehnung*Länge = 1e-5*200 = 2e-3 [mm]

Anschliessend liessen wir uns die Ergebnisse von Abaqus anzeigen. (siehe Screenshot2) Abaqus gab jedoch eine Verschiebung von 9.971e-2 aus. Dies würde ja ungefähr 1e-1 entsprechen. Dieser Wert ist jedoch um einen Faktor 50 (!) zu gross...

Wir wiederholten die Rechnung mit einer Platte mit den Massen 100mm x 200mm. Dabei waren die ausgegebenen Verschiebungen um einen Faktor 100 zu gross (dieselben Zahlenwerte wie zuvor). Wir vermuten, dass diese Faktoren von der Breite abhängen, zumal ein Faktor 50 kein Einheitenproblem sein kann. Die Berechnungen von Abaqus würden für eine Platte mit der Breite 1mm stimmen...

Nun unsere Frage: Hat irgendjemand eine Vermutung an was das liegen kann? Was machen wir falsch?

Vielen Dank im Voraus
Roy

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screenshot.JPG

Der erste Screenshot ging leider "verloren".

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Eure Handrechnung ist soweit in Ordnung. So wie euer Bild aussieht, habt ihr Schalenelemente verwendet. Die Last dann dementsprechend als ShellEdgeLoad aufgegeben. Diese Last ist keine Kraft, sondern ein Kraftfluss. Definition ist Kraft/Breite. Daher ist euer Ergebnis 50fach zu hoch; die Breite ist 50mm. Euer Kraftfluss müsste dann demnach 3 N/mm sein.

Wenn Ihr eine Kraft aufgeben wollt, dann müsst Ihr einen Referenzknoten erzeugen und diesen mit der zu belastenden Kante koppeln.
1. RP erzeugen.
2. im Interaction-Modul -> Coupling -> Kinematic U2
3. Boundary Condition -> RP einspannen - außer U2
4. Kraft auf RP aufbringen.

Ihr könnte Euch auch mal die Reaktionskräfte der Einspannung in 2-Richtung aufsummieren.
Falls das nicht das Problem sein sollte, könnt ihr auch mal die .cae- oder .inp-Datei hochladen.
Viel Erfolg.

[Diese Nachricht wurde von Andreas79 am 29. Mrz. 2008 editiert.]

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Faserrichtungstest2mitcosys.zip

Vielen Dank für die prompte Antwort.

Das Problem war tatsächlich, dass wir nicht wussten, dass diese ShellEdgeLoad ein Kraftfluss darstellt... Das Problem ist halt, dass uns niemand von unserer Schule unterstützen kann, und das Tutorial zu Abaqus riesig ist... Auf jeden Fall konnten wir das Problem lösen.

Bevor ich jedoch kompliziertere Geometrien berechne, wollte ich mit einer anderen Geometrie prüfen, ob ich den Lagenaufbau richtig definieren kann, sprich ob ich genau weiss, was ich mache. Dazu zeichnete ich eine symmetrische Geometrie, ähnlich einem V. Meine Idee war, dass ich auch den Lagenaufbau und die angreifenden Kräfte symmetrisch gestalte, und überprüfe ob das Ergebnis symmetrisch ist.

Dazu definierte ich für die verschiedenen Flächen Koordinatensysteme und richtete den Lagenaufbau danach aus. Nachdem ich die BC's und Loads definiert hatte, liess ich das Ergebniss berechnen, welches auch tatsächlich symmetrisch war. Mir fiel jedoch auf, dass ich den "Ply Strack Plot" nicht anzeigen lassen kann, wenn ich die Richtungen so definiere.

Dann dachte ich mir, dass ich unzählige Koordinatensysteme definieren muss, wenn ich komplexere Geometrien rechnen will. Zudem kann ich mir auch den Lagenaufbau (Ply Strack Plot) nicht anzeigen lassen, wenn ich mit CSYS's arbeite. Und zur Kontrolle wären diese Plots sicherlich hilfreich.

Deshalb probierte ich, die Lagen mit dem "Rotation Angle" zu orientieren und bei "CSYS" das anfängliche <Layup> stehen zu lassen. Anschliessend liess ich mir auch den "Ply Stack Plot" jeder Ebene anzeigen. Diese Plots sahen alle in Ordnung aus. Das berechnete Ergebnis war jedoch nicht symmetrisch... 

Kann mir jemand sagen was das Problem an meinem Vorgehen ist?

Anbei lade ich noch die beiden Dateien hoch.

Roy

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Ich habe gerade nicht viel Zeit um mich mit dem Problem näher zu befassen, aber schau' dir mal im Postprocessing die Materialorientierungen an. Da müsste eine Option geben 'Plot Material Orientation', osä. Schau mal ob das in Ordnung ist.

Mehr dann vielleicht morgen...

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Hab mir mal die Dateien angeschaut. Ihr müsst die Winkel in dem Composite-Modul negativ definieren oder die Flächennormale entgegengesetzt orientieren, dann bekommt ihr auch symmetrische Ergebnisse raus. Das Problem ist, dass Flächennormale nicht mit der globalen "positiven" z-Richtung zusammenpasst und ihr die Winkelangaben im globalen KS durchführt. Hierdurch werden die Winkel der Lagen im Composite-Modul "falsch"/andersrum angezeigt. Ich würde bei größeren Rechnungen immer einen DataCheck machen und mir die Lagenorientierungen der .odb-File anschauen. Ansonsten ist das Vorgehen absolut richtig.

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Hallo Andreas

vielen Dank für deine Antwort. Ich habe versucht das KS zu ändern, so dass die Normale in positive Z-Richtung zeigt, doch leider habe ich es nicht geschafft. Wie kann ich die Normale drehen ohne neue KS zu definieren? Gibt es auch eine Möglichkeit in Abaqus sich den Lagenaufbau im Teil direkt anzuschauen? Dies würde vieles vereinfachen um die Faserrichtungen zu kontrollieren.

Gruss Roy 

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Clipboard01.jpg MatOri.jpg

In Anlage1 könnt ihr sehen, wie die Normalenrichtung in CAE geändert wird.

Am einfachsten ist, wenn ihr einen Datacheck durch führt und dann euch die Ergebnisse anschaut. Die Geometrie, RBs, Couplings,etc. sind dann schon in die .odb geschrieben und ihr könnt Euch die im Visualization-Module anschauen -> Results. Dort die Materialorientierung jeder Section plotten und überprüfen (Anlage2).

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