---

Hallo zusammen,

ich möchte gerne die Belastung einer Bremsscheibe durch eine Simulation bestimmen. Bisher habe ich dazu Folgendes unternommen:

In Abaqus Standard habe ich auf der Drehachse der Bremsscheibe einen Referenzpunkt erzeugt, den ich mittels "Coupling Constraints" mit der Bremsscheibe verbunden habe (kinematic coupling, u1, u2, u3). Den Referenzpunkt habe ich (vorerst) in allen Freiheitsgraden gefesselt. Ausserdem habe ich eine Kontaktbedingung (normal: hard contact, tangential: penalty) erstellt, durch die später das Verzögerungsmoment erzeugt werden soll. Soweit funktioniert auch alles wie erwartet, allerdings wird es etwas problematisch, sobald ich die Scheibe einer Rotation aussetzen möchte.

Ich hatte hier angenommen, dass ich mir aus der bekannten, konstanten Winkelverzögerung den Drehwinkel als Funktion der Zeit bestimmen kann, und diese dann in Form einer Amplitude Abaqus vorgeben kann. Ist diese Vorgehensweise sinnvoll, oder mache ich vielleicht einen Denkfehler?
Im Job-Monitor wird mir nämlich mitgeteilt, dass es sinnvoller sei eine Winkelgeschwindigkeit vorzugeben. Allerdings löst Abaqus Standard das Problem doch mittels einer globalen Steifigkeitsmatrix, wo soll da die Winkelgeschwindigkeit mit einfliessen?

Eine weitere Frage hätte ich noch:

In der Kontaktdefinition habe ich gesehen, dass "heat-generation" aktiviert werden kann. Sehe ich es richtig, dass ich damit die Erwärmung der Bremsscheibe simulieren kann? Ist es darüber hinaus möglich die Abkühlung der Bremsscheibe durch Konvektion zu berücksichtgen?

Viele Grüße,

Christian

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hallo Christian,

1: mich denke deine Annahme bezüglich der Eingabe des Drehwinkels als Funktion der Zeit sollte richtig sein.

2: Die Warnmeldung des Solver kenne ich auch. Ich habe ihr nur nie Beachtung geschenkt. Müsste ich auch erstmal drüber nachdenken.

3. Ja, es gibt sogar ein ähnliches Beispiel in:“ exampel Problems: Abaqus Example Problems Manual“ | „5.1.1 Thermal-stress analysis of a disc brake“.
Allerdings hat man mir auf einen Post hier im Forum geantwortet, das Konvektion mit ABAQUS relativ schlecht abzubilden ist.

------------------
***********************
Gruß

Der Markus

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Rechnest Du statisch oder dynamisch?

------------------
***********************
Gruß

Der Markus

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hallo,

danke schonmal für Deine Antworten. Ürsprünglich wollte ich das explizit dynamisch berechnen lassen. Da ich aber ein viel zu grobes Netz zu Gunsten einer einigermaßen akzeptablen Rechenzeit hätte wählen müssen, habe ich diesen Versuch verworfen.

Momentan habe ich das ganze statisch berechnet, wobei ich mir nicht wirklich sicher bin, ob das bei dieser Fragestellung zielführend ist. Meinst Du, eine dynamische Rechnung wäre hier notwendig? (Die thermische Belastung erstmal ausser Acht gelassen).

Das angesprochene Beispiel werde ich mir nachher durchlesen. Danke für den Tipp.

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Zitat:

---

Original erstellt von Christian265:
Hallo,

danke schonmal für Deine Antworten. Ürsprünglich wollte ich das explizit dynamisch berechnen lassen. Da ich aber ein viel zu grobes Netz zu Gunsten einer einigermaßen akzeptablen Rechenzeit hätte wählen müssen, habe ich diesen Versuch verworfen.

---

Für soetwas gibt die Massenskalierung
Users Manual 11.7.1 Mass scaling oder ein Beispiel http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum254/HTML/000907.shtml

Generell solltest überprüfen ob du dein nicht Problem axialsymmetrisch rechnen kannst. Hierbei kannst du Körper auch um die Symmerieachse rotieren lassen. Das wäre doch genau was du brauchst, oder?

Möglich wird das über Elemente vom Typ CGAX - die haben diesen zusätzlichen DOF. In CAE gibt es beim erstellen eines axialsymmetrischen Bauteils die Option "Include Twist", dass eröffnet diese Möglichkeit für das Bauteil.

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hallo nochmal,

ich hatte leider erst gestern wieder Zeit mich mit dem Problem zu beschäftigen.

@Mustaine:

Ich würde das Problem momentan vorrangig gerne nicht explizit berechnen, da mir die Zeit fehlt mich mit der Massenskalierung auseinander zusetzen. Trotzdem danke für Deinen Tipp, ich denke in Zukunft wird mir das hilfreich für andere Probleme sein.

Bei der statischen Berechnung treten allerdings noch diverse Probleme auf, für die ich keine Lösung finde.

1.

Ich habe einen "surface-to-surface" Kontakt zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe erstellt. Da ich insgesamt mit deutlich weniger Elementen auskomme, wenn ich die Bremsbeläge feiner vernetze, habe ich die Bremsbeläge als "Slave-surface" in der Kontaktbedingung definiert. Laut dem Abaqus-Manual ist es der Slave-Surface nicht erlaubt, die Master-Surface zu durchdringen. Vergrößere ich jedoch die Skalierung (Options->Common->Deformation->Uniform=50) ist ein Eindringen der Bremsbeläge in die Bremsscheibe an gewissen Stellen deutlich zu erkennen. Kann es sein, dass das durch die starke Vergrößerung bedingt ist, oder besteht diese Durchdringung tatsächlich?
Weiterhin möchte ich gerne die Variabel "Cpress" plotten lassen. Allerdings scheint diese nur an der Slave-Surface ausgegeben zu werden. Die Master-Surface ist komplett grau. Wenn ich über den Display-Manager die Bremsbeläge ausblende, meldet Abaqus, dass kein Teil des Modells Informationen zu dieser Variabel enthält. Ist es grundsäzlich nur an der Slave-Surface möglich "CPress", "CSlip" etc. anzuzeigen? Müssten diese Werte aus Gleichgewichtsgründen an der Master-Surface nicht identisch sein?

2.

Gebe ich der Bremsscheibe über den Referenzpunkt (liegt auf der Drehachse, per "Kinematic Coupling" mit der Bremsscheibe verbunden) einen Drehwinkel vor, erhalte ich erst die Warnung, dass die Systemmatrix negative Eigenwerte hat, dann dass "exsessive dissortion" an Kontenpunkten vorliegt. Zwar läuft die Berechnung durch, jedoch weitet sich die Scheibe stark auf (so als wäre eine riesige Fliehkraft vorhanden). Das Ergebnis hat damit natürlich nichts mehr mit der Lösung des Problems zu tun.
Das Ganze berechne ich mit "static, general" Steps. Ich weiß leider nicht genau wie Abaqus in einem "static, general" Step die Lösung berechnet, allerindgs glaube ich, dass eine globale Steifigkeitsmatrix aufgestellt wird, anahand derer die Lösung berechnet wird. Wäre das der Fall, würde für die Winkelvorgabe keine gleichgewicht haltende Komponente im Lastvektor auftreten, was die negativen Eigenwerte erklären würde. Ist das der Grund für die unsinnige Lösung? Ist dann überhaupt eine Lösung mit solchen Steps möglich, und wenn nein, was sollte ich ändern?

Danke schon mal für eure Mühe und Antworten.

Viele Grüße,

Christian

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hallo Christian,

Zitat:

---

Zwar läuft die Berechnung durch, jedoch weitet sich die Scheibe stark auf (so als wäre eine riesige Fliehkraft vorhanden).

---

Wenn sich ein Bauteil drehen soll, muss Du nlgeom=YES setzten.

Falls Du das nicht schon getan und nur nicht erwähnt hast.

------------------
***********************
Gruß

Der Markus

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hi Markus,

danke, dass habe ich schon auf "Yes" gesetzt. Um ehrlich zu sein zwar nicht aus dem Aspekt, sondern um möglicherweise nicht-lineare größere Verformungen zu berücksichtigen.

Viele Grüße,

Christian

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Tag nochmal,

wie ich mittlerweile festgestellt habe, lag die starke Aufweitung daran, dass ich vergessen hatte den Skalierungswert von 50 wieder auf 1 zu setzen.

Dennoch dürfte sich nach meinem Verständnis die Scheibe überhaupt nicht aufweiten, da Fliehkräfte bei einer statischen Berechnung ja keine Rolle spielen. Werde das probehalber mal berechnen lassen ohne eine Dichte anzugeben. Für Tipps wäre ich dennoch dankbar.

Weiterhin sind die Ergebnisse alles andere als plausibel:

In dem ersten Inkrement des Rotationsschrittes treten riesige Spannungen auf, die sich über ca. den halben Umfang der Scheibe verteilen. Diese klingen in den nächsten Inkrementen wieder ab. Seltsamerweise bleibt eine Spannung an den Stellen vorhanden, die ursprünglich in Kontankt mit den Belägen standen, nun aber längst nicht mehr mit diesen in Kontakt stehen. An den tatsächlich in Kontakt stehenden Bereichen treten hingegen kaum Spannungen auf. Ist "hard contact" möglicherweise nicht besonders gut geeignet bei Relativbewegungen zwischen den Kontaktflächen?

Muss ich bei Gleiten einen "slip-rate dependent" Reibungskoeffizienten definieren? Ich hatte gedacht, dass ohne die Option der Reibungskoeffizient einfach für alle Fälle konstant sei.

Viele Grüße,

Christian

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Ehrlich gesagt klingt das alles sehr seltsam, insbesondere das mit den hohen Spannungen im 1. Inkrement. Lade mal die .inp oder .cae hoch, dann kann man die Ursache bestimmt relativ schnell finden.

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Später Post, aber dennoch:

Je nachdem, welche Ergebnisse du aus deiner Berechnung gewinnen willst, käme vielleicht auch ein Modell in EULERscher Betrachtungsweise in Frage. Das heisst, das Bremsscheibenmaterial "fliesst" ringsum durch das  raumfeste FE-Netz - ähnlich wie in der Stömungsmechanik.
Da das FE-Netz nur an den interessanten Stellen engmaschig vernetzt wird (z.B. zwischen den Bremsbelägen), ist diese Methode sehr rechenzeiteffektiv.

Gruß
lmeh

------------------
Can do. Will do. God bless.

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hallo Christian265,

ich versuche momentan auch verzweifelt eine sinnvolle Simulation von einer Bremsscheibe aufzubauen. Leider habe ich auch Probleme mit der Rotation.
Ich habe mir zwei RP in die Mitte der Scheibe auf eine Achse gelegt. Über diese gebe ich eine angular velocity auf. Ansosnten sind alle Freiheitsgrade gesperrt.
Die Punkte sind mittels distributed coupling mit der Scheibe verbunden.
Der Step ist dynamic explicit.
Leider bekomme ich keine sinnvollen Werte (starke Verformungen und Spannungen).
Meine Winkelgeschwindigkeit beträgt 200 rad/s.

Hast du zufällig ein paar Tipps für mich was man bei der Rotation beachten muss bzw. wo die Fallen liegen?

Viele Grüße,
MaChrAl

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP