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Zyk_Symm_Reib.txt

Hallo Zusammen,

ich habe ein zyklisches Symmetriemodell eines mit CFK umwickelten Drucktanks (AL-Liner) mit folgenden Eigenschaften:

• Innenradius 137.5 mm
• Zyklische Symmetrie / Segment=2.8125° (n=128)
• Materielle und geometrische Nichtlinearität
• Reib-Kontakt zwischen CFK und AL-Liner
• Zylindrisches Koordinatensystem
• Innendruck 120 bar

Hierbei handelt es sich um ein vereinfachtes Modell. Das Original-Modell ist im Domebereich ebenfalls umwickelt und läuft mit der Subroutine Orient.

Die Ergebnisse möchte ich mir gerne im zylindrischen Koordinatensystem betrachten. Der Verbund soll zunächst mal nicht betrachtet werden.

Ich habe folgende Fragen zum isotropen Liner:

1.Verformungen

Bei der Auswertung ist mir aufgefallen, dass meine Verschiebungen im zylindrischen Teil des Liners in Umfangsrichtung U22 (Result/Options/Transform/User-Specified/T_Cyl  einen für mich nicht plausiblen Contour-Plot liefern und nahezu den Wert „0“ (~2,5E-04) haben. Wähle ich hingegen das Default-System erhalte ich für die globale „3“-Richtung einen sinnvollen Contour-Plot mit einem Wert von 2.26E-02. Multipliziere ich diesen Wert mit n=128 ergibt sich eine Umfangsverschiebung an der Innenseite von 2,89 mm was etwa der Differenz aus Endumfang minus Anfangsumfang entspricht.

*Liegt ein Fehler bei der Definition des zylindrischen Koordinatensystems vor?
*Bei der Modellerstellung in CAE ist mir aufgefallen, dass bei gleichbleibender Z-Achse egal wie ich die radiale und Umfangsrichtung definiere, beim Erstellen des inp.-Files immer die gleiche Transform-Datenzeile herausgeschrieben wird. In der ODB-Datei wird das zyl. KOS um 45° um die Z-Achse gedreht.

2.Plastische Dehnungen (zyl. Bereich)

Bei den plastischen Dehnungen wundert es mich, dass die Dehnungen in radialer Richtung den größten Betrag für die plastische Vergleichsdehnung liefern obwohl die Spannungen in Axial-und Umfangsrichtung betragsmäßig wesentlich höher liegen.

Zylinder/Innenseite (Result/Options/Transform/User-Specified/T_Cyl)

Srad = -12MPa (entspricht negativem Innendruck ok)
Scirc = 228MPa
Sax = 220MPa

PEEQ =  0,16%
PErad = -0,16
PEcirc = 0,09
PEax = 0,07

3.Kontakt

In meinem Modell habe ich „nur“ einen tangentialen Kontakt mit Reibung definiert. Die Kraft in Normalen-Richtung geht ja über Fr<=μFn ein. Liegt hier ein Denkfehler vor? Muss ich zusätzlich einen Kontakt in Normalen-Richtung definieren? (bei Aug. Lagr, erhalte ich sehr viele konvergierende negative Eigenwerte!!!)

4.Elementvolumen

Es wundert mich, dass das Elementvolumen abnimmt. Eigentlich sollte ja Volumenkonstanz vorliegen. Ist also grundsätzlich etwas an meinem Modell falsch?

Für Eure Hilfe bin ich sehr dankbar 

Schöne Grüße,

Eomer72

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- Gewickelte Kompositzylinder sind _nicht_ symmetrisch, daher bezweifele ich stark, daß sich das mit zyklischer Symmetrie rechnen läßt.

- Zum Koordinatensystem kann ich nichts sagen. Aber Abaqus zeigt Verschiebungen niemals in Winkeln oder Bogenlänge an, so daß eine Transformation der Verschiebung ins zylindrische System nicht das gewünschte Ergebnis bringt.

- Schau Dir für die plastischen Dehungen LE als Vektorplot an - sieht das sinnvoll aus?

- Kontakt ist immer in Normalenrichtung. In tangentialer Richtung wirkt die optionale Reibung, in Normalrichtung der Kontaktdruck.

- Deine Randbedingungen sind etwas merkwürdig. Es sollte ausreichen, den axial äußersten Knoten auf einem Dom in allen Richtungen zu fixieren, den axial äußersten Knoten auf dem anderen Dom in axialer Richtung zu fixieren und einen dritten Knoten auf dem Umfang in Umfangsrichtung zu fixieren. Um eine Überbestimmung zu vermeiden, sollte das kein Knoten des zyklischen Tie sein.

- Woraus schließt Du, daß das Elementvolumen abnimmt? Hast Du EVOL angefordert?

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Hallo femchen,

vielen Dank für Deine Antwort. Mit der zykl. Symmetrie muss ich mir nochmals ein paar Gedanken machen. Es handelt sich um einen AWV mit 4Plies pro Lage(+--+). Mit den "komischen" Randbedingungen hast Du Recht. Die sind aus meinem eigentlichen Modell übernommen, welches zwei unterschiedliche Döme aufweist. Deswegen ist die Mitte des Zylinders auch axial festgehalten, um die sich ergebenden unterschiedlichen axialen Verformungen darzustellen. Werde mir die Vektorplots mal ansehen. Zum Kontakt: Ist der tangentiale Reibkontakt (welcher ja schon Fn enthält) nun ausreichend oder muss ich noch zusätzlich einen in Normalenrichtung definieren? Die EVOL habe ich mir ausgeben lassen.

Schöne Grüße und einen schönen Abend 

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Soweit ich das sehen kann, ist die Kontaktdefintion richtig, da fehlt nichts. Wenn Du Kontakt definierst, ist das _immer_ eine Bedingung in Normalenrichtung, nämlich daß keine Durchdringung stattfinden darf. Optional ist die Reibung in tangentialer Richtung.

Daß Verbundgelege nicht symmetrisch zu rechnen sind, kannst Du schnell sehen. Nimm Dir ein Blatt Papier und zeichne ein Quadrat, das Du im plus 45°-Winkel schraffierst - diese Schraffur ist Dein Faserwinkel. Nun erweiterst Du das Bild, indem Du ein weiteres, gleichgroßes Quadrat rechts an das erste anschließt. Entlang der gemeinsamen Vertikalen soll nun Symmetrie herrschen. Also schraffierst Du das zweite Quadrat im _minus_ 45°-Winkel. Wie Du nun siehst, passen die 'Fasern' nicht zueinander, denn das Gelege ist eben _nicht_ symmetrisch.
Bei zyklischer Symmetrie ist das nicht anders, nur etwas kniffeliger zu Zeichnen.

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Ok, vielen Dank für Deine ausführliche Erklärung. Ich habe noch eine weitere Frage zum Kontakt. Wenn die Vernetzung von Master und Slave-Surface nicht gleich ist, sollte doch die Master-Surface immerer die mit der größeren Steifigkeit bzw. mit gröberem Netz sein um ein Durchdringen zu verhindern. In meinem großen Original-Modell erhalte ich (von der Problematik mit der zy. Symmetrie mal abgesehen) für den Fall mit gleicher bzw ungleicher Vernetzung komplett verschiedene Ergebnisse. Dies habe ich so nicht erwartet. Ich dachte bisher, dass es bei tangentialem Reibkontakt mit surface-to-surface keine Durchdringungen gibt! Falsch gedacht? Oder an was könnte das sonst noch liegen?

Vielen Dank und Grüße 

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Bei einem zylindrischen Bauteil könnte es an der Facettierung liegen. Im Modell ist die Krümmung der Körper durch die Elemente dargestellt und somit nicht mehr glatt, sondern "element-gestückelt". Schau mal, ob Du mit der Option "surface smoothing" im Kontakt bessere Ergebnisse erzielst.

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