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Hallo ihr Abaqus Profis  

Ich bin ein absoluter Abaqus neuling und verstehe wahrscheinlich selbst die einfachsten Dinge noch nicht. (Bin Student und brauche Abaqus für eine Hausarbeit und lerne es selbst, learning by doing, seit einigen Tagen)

Nun zu meinem Problem.
Ich möchte einen Querschnitt erstellen und den Temperaturverlauf im Element zeigen. Am Ende sollte es ein Stützenquerschnitt im Bauwesen aus 2 Materialien werden, Beton und Stahl. So weit bin ich aber noch nicht, ich erstelle ein homogenes Part mit nur einem Material, aber selbst das funktioniert nicht.

Meine Einstellungen:
Part -> Planar Shell, ein Kreis.
Material -> Thermal - Conductivity (temp. dependent Tabelle aus Excel oder nachher auch 1 und 1000 und alles mögliche getestet), Elastic
Section, Assembly und Section Assignment - kompletter Querschnitt
Step -> General, Static. Time Period 5400 (für 90 Minuten)
Field Output Requests -> NT (Nodal Temperature)
Predifined Fields -> Type: Temperature. Inital Step (mit Magnitude 20) und für General, Static erstelle ich eine Amplitude mit der Erhöhung der Temperatur (von 0 bis 1006 Grad, Quadratische Funktion, die Werte wurden in Excel berechnet und per Copy+Paste eingefügt). Magnitude wird hier als 1 eingestellt. Beide Fields werden dem äußeren Rand des Kreisquerschnittes zugewiesen.

Mesh: S4R:  A 4-node doubly curved thin or thick shell, reduced integration, hourglass control, finite membrane strains.
Also Standard, Linear für Shell-Family. Die Werte habe ich nicht geändert.
Mesh Controls - Quad, Free, Medial Axis
Global Seed - 8.5 (nicht geänderter Wert)

Das Ergebnis ist auf dem Screenshot. http://img51.imageshack.us/img51/8953/abaqustemp.jpg

Und nun meine Fragen:
1. Woran liegt es, dass der Temperaturverlauf nicht bis ins Innere geht sondern nur am äußersten Rand des Meshes bleibt.
2. Nach langem rumprobieren und rumtesten habe ich festgestellt, dass die Materialeinstellungen (Conductivity) ob 1000 oder 1 nicht die Temperatur verändern. Bei 1000 sollte nach meinem Verständnis der ganze äußere Rand fast die gleiche Temperatur haben.

Was mache ich falsch?

Es sollte eigentlich so ähnlich verlaufen  http://www.simulationsberechnungen.de/brandbalken.gif 

Vielen Dank im Voraus

Viele Grüße
BStud

[Diese Nachricht wurde von BStud am 28. Apr. 2010 editiert.]

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Hallo BStud,

wenn du eine Wärmeanalyse durchführen willst (und das scheint mir das Ziel zu sein), solltest Du einen "Heat Transfer"-Step wählen und insbesondere Heat-Transfer-Elemente!

Step --> Heat Transfer !

Weiterhin solltest Du bei Deinen Materialkennwerten auch die spezifische Wärmekapazität sowie den Ausdehnungskoeffizienten "Expansion" angeben.

Wenn ich das richtig verstehe, erzeugst du einen Static-Step und gibst da eine Amplitude vor, die Temperaturwerte darstellen soll. Hiermit kann Abaqus aber natürlich nichts anfangen, da das Programm nicht weiß, dass Du eine thermische Simulation durchführen willst (Stichwort Stepdefinition, s.o.).

Mich wundert vielmehr, dass Du überhaupt ein Ergebnis bekommst. Normalerweise müsste er gnadenlos abbrechen...

Wenn Du nicht weiterkommst, lade einfach mal Deine Input-Datei hoch!

Viele Grüße...

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Job-1.txt

Hallo homer28,

ja ich will eine Wärmeanalyse machen, bzw ich will sehen wie schnell (nach einer Zeit t) welche Temperatur im Bauteil herrscht, wenn es im Gebäude brennt. Die Amplitude kommt bei mir ins Predefined Field rein, welches vom Type Temperatur ist, die Außentemperatur soll sich immer weiter steigern. Das scheint auch irgendwie zu funktionieren.

Wenn ich ein Step mit Heat Transfer auswähle, kann ich kein Predefined Field mehr erstellen, dann kommt der Hinweis "A Predefined Field cannot be created in the selected Step"

Hier die Input Datei (oder im Anhang): http://www.fileuploadx.de/838447

Gruß

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So, ich habe mir die Input-Datei mal angesehen...

1) Hat das einen Grund, warum du die Scheibe mit Shells vernetzt?

2) Wie bereits gesagt, fehlen Materialparameter wie specific heat, expansion (hab auch nochmal der Vollständigkeit die Dichte mit angegeben... )

3) Als Step wählst Du Heat Transfer, bei der Zeit gibst Du die 6000 Sekunden an, die in der Amplitude vorgegeben sind.

4) Modul Load: In der Definition des Predefined Field hast Du nur die äußeren Bereiche mit 20°C definiert, soll das so sein? Das gesamte Rohr muss mit dieser Bedingung versehen werden, damit Du überhaupt Ergebnisse erzielen kannst.

5) Ebenfalls im Modul Load kannst Du dann bei den Randbedingungen die Temperatur auf die Außenflächen angeben und hierfür die definierte Amplitude anwählen.

6) Das wichtigste sind die Elemente, dies müssen "Heat Transfer Elemente" sein, da diese einen Temperaturfreiheitsgrad aufweisen, der für die Wärmesimulation benötigt wird. Diese konne ich leider nicht ändern, da mir die CAE-Datei fehlt...sonst hätte ich den Job hier mal durchrechnen können.

Probiere mal die Änderungen aus, es sollte so funktionieren. Wenn nicht, lade bitte nochmal die CAE-Datei hoch.

Viele Grüße

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Temperatur.rar Brand.txt

Danke schön für die schnelle Hilfe, ich hab deine Vorschläge umgesetzt, aber das Problem bleibt.

Ich bekomme keine Fehler oder Warnungen aber die Temperatur geht nichts ins Innere.

Beim Material habe ich nun folgende Eigentschaften: Expansion, Density, Conductivity, Specific Heat, Elastic
Step ist Heat Transfer
Predefined Field habe ich mit 20 Grad aufs die ganze Oberfläche zugewiesen
Die Außentemperatur die durch das "Feuer" kommt ist jetzt ein BC mit der Amplitude
Die Vernetzung habe ich auf Heat Transfer umgestellt: DS4:  A 4-node heat transfer quadrilateral shell.

So sieht es nun aus: http://img440.imageshack.us/img440/169/abatemp.jpg

CAE File (im Anhang als .rar): http://www.fileuploadx.de/487050

Neue INP-Datei im Anhang

Damit du besser verstehst was ich mit Abaqus erreichen will, beschreibe ich es einfach kurz in Worten.
Ich habe z.B. eine Betonstütze, im Raum herrscht eine Raumtemperatur von 20 Grad Celsius. Nun fängt es an zu brennen (Amplitude), die Temperatur steigt immer weiter bis zu 1000 Grad Celsius an. Jetzt will ich von Abaqus, dass er mir die Temperatur innerhalb der Stütze zeigt, damit ich eine Aussage über die Tragfähigkeit des Materials machen kann.
Nach meinem Verständnis muss die Temperatur nach 90 Minuten bis in den Kern der Stütze durchgedrungen sein, Abaqus sagt mir aber dass da nichts passiert. Das ist ja wohl definitiv falsch.

Gruß

Edit: CAE verpackt im Anhang

[Diese Nachricht wurde von BStud am 27. Apr. 2010 editiert.]

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Ohne das CAE-File oder das Manual angesehen zu haben, behaupte ich anhand des Input-Files, dass deine Step-Einstellungen ungünstig sind.

Du hast ein Delta-max von 1000° angegeben. Gib dafür mal 5° ein.
Weiterhin würde ich auf "end=SS" umschalten, weil nach Erreichen des stationären Zustands eh nichts mehr passiert. Dafür musst du allerdings noch eine "temperature change rate" definieren (z.B. 2°).

Die thermische Ausdehnung von 8.0 solltest du nochmal überprüfen.

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Brand.inp.txt abatemp1.jpg

Hallo HerrHansen

Ja, bei der Ausdehnung ist ein Fehler, sollte 8e-06 sein. Habs geändert, leider löst es das Problem nicht. Wenn ich Step auf Steady state umstelle habe ich ein neues Problem, jetzt kommt die Temperatur zwar ins Innere, es ist aber überall die selbe Temperatur.

Neue inp-Datei und Screenshot im Anhang

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In welchem Einheitensystem rechnest du? Mit den Materialwerten muss man verdammt vorsichtig sein, da schleichen sich schnell mal Fehler ein.

Außerdem fehlt noch die Temperatur für den absoluten Nullpunkt. Einfach Rechtsklick auf dein Modell -> Edit Attributes
Absolute Zero Temperature = -273.15

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Die Temperatur habe ich in Celsius eingegeben, da ich auch die Ausgabe in Celsius haben will ohne die 273 Grad abzuziehen.
Die Materialeigenschaften habe ich so eingegeben wie sie in Tabellen etc angegeben werden.
Conductivity z.B. als 2 W/m*K
Dichte 2400 kg/m³

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Wenn du die Dichte in kg/m³ musst du den Durchmesser der Betonstütze in Metern angeben. Am besten alle Einheiten im SI System angeben. In deinem Fall:
Kraft = N
Länge = m
Gewicht = kg
Energie = J
Zeit = s
Leistung = W
Temperatur = K

Wie schnell die Stütze sich im Innern erwärmt hängt auch vom Durchmesser ab.

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Mr.Inventor ich glaube du hast recht... Danke

Ich habe jetzt den Querschnitt sehr viel kleiner gemacht und die Temperatur scheint weiter zu gehen, vorher hatte ich den Querschnitt in mm eingegeben jetzt direkt in m.

Ich teste mal weiter. Falls jemand sonstige Fehler findet bitte sagen  

[Diese Nachricht wurde von BStud am 27. Apr. 2010 editiert.]

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Du musst deine Materialwerte unbedingt prüfen!

Die Stütze hate einen Durchmesser von 1000mm.
Laut deiner Definition hat sie dabei eine Dichte von 2400 Tonnen / mm³ und eine Wärmekapazität von 1000 Joule / (Tonnen*Kelvin).

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Brandverlauf.jpg

Hallo Bstud,

habe mir das Modell heute nochmal angesehen und ein wenig verändert. Bei mir läuft es jetzt durch und die Temperatur wandert korrekt nach innen.

Meine Änderungen sind im wesentlichen:

Step --> Incrementation --> allowable temperature change: 20
Step --> Response: Transient (Du willst ja einen instationären Vorgang darstellen!)

Im angehängten Bild siehst Du die Wärmeverteilung nach 6000 Sekunden.

Warum das Bauteil nicht die komplette Temperatur in der Mitte hat, ist nachvollziehbar und liegt wahrscheinlich in der Amplitude begründet. Hier ist definiert, dass die maximale Temperatur eben erst nach 6000s anliegt und nicht von Beginn an herrscht. Insofern wirkt diese Temperatur natürlich auch nur über einen wesentlich kürzeren Zeitraum auf das Rohr ein.

[Diese Nachricht wurde von homer28 am 28. Apr. 2010 editiert.]

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Beton_Inp.txt

Anbei nochmal die modifizierte Input-Datei...

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Vielen Dank homer28 und natürlich auch allen anderen die mir geholfen haben 
Es scheint fürs Erste zu funktionieren, werde jetzt mit komplexeren Profilen und Materialien arbeiten und wenns nicht klappt melde ich mich wieder 

Gruß

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Hallo Bstud,

wie hast Du denn das Problem mit der Wärmeleitung und den zwei aneinandergrenzenden Körpern gelöst?

Würde mich mal interessieren, welche Wege es noch so gibt...

Grüße

homer

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merge.jpg

Hallo homer28

Module: Assembly - 3 Instances erstellt dann im Module: Assembly per Merge/Cut einfach die 3 Teile als ein zusammengefasst. Scheint alles zu funktionieren.
Gibt es einen anderen (besseren) Weg?

Gruß

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Man muss nicht zwingend das Merge verwenden.

Ein Zusammenkleben (Constraint ->*Tie) wirkt auch wie eine Verbindung ohne Energieverlust.

Definiert man einen normalen Kontakt, kann man über das Kontaktverhalten vorgeben, bei welchem Spalt oder auch Kontaktdruck wieviel Energie übertragen wird.
siehe Users Manual 32.2.1 Thermal contact properties

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