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Hallo Abaqus User,

ich hoffe mir kann jemand bei der Berechnung einer Pressverbindung mit Temperaturbeaufschlagung weiterhelfen.
Dabei soll durch die Hohlwelle ein heißes Medium strömen.
Ich habe schon verschiedene Möglichkeiten in der Berechnung probiert.

Für die Berechnung verwende ich ein axialsymmetrisches Modell. Die Pressung bringe ich über Interference fit numerisch auf.
Bei Load habe ich im Step Temperatur ein Surface heat flux mit Magnitude 100 definiert.
Als Ergebnis erwärmt sich der PV nach der Berechnung aber ich kann die Temperatur nich gezielt steuern.

Kann mir jemand einen Tip geben wie ich die Berechnung verbessern kann?
Warum kann ich die Temperatur im Predefined Field Manager nicht für meinen Temperatur-Step eingeben?

Vielen Dank schon einmal für einen Hinweis!

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Versteh' ich nicht. Du leitest ein Medium mit fixer Temperatur durch die PV. Irgendwann wird sich ein stationärer Zustand der Wärmeleitung einstellen. Wo soll da noch etwas gesteuert werden ? 

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Hallo Goldstein,

ich möchte eine definierte Temperatur für mein durchströmendes Medium eingeben. Da sich die Berechnung in eine mechanische und anschließend eine Temperaturberechnung unterteielt rechne ich mit Coupled temp-displacement. Die Temperatur wollte ich anschließend im Predefined Field Manager definieren. Dort kann ich aber den Temperatur-Step nicht editieren sondern nur den initial Step! Warum? Die Steps teile ich in Einspannen, Pressung und Temperatur ein.
Somit habe ich die "Temperatur" über Load aufgebracht. Hier habe ich im Step Temperatur ein Surface heat flux mit Magnitude 100 definiert. Die Berechnung funktioniert und der PV erwärmt sich auch. Über die Wärmestromdichte kann ich aber die Temperatur nicht genau steuern - oder?

Gruß
sambucylucy

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Kann es sein, dass Deine spec.heat falsch ist. In Deinem Beitrag weiter unten steht 0.48e6. Richtig wäre m.E. 0.48E9, da Du mit t rechnest und nicht mit kg.

Die Surface heat flux von 100 bedeutet, dass Du eine Energie von 100 pro Flächen- und Zeiteinheit in Dein System presst. Darüber die Temperaturverteilung steuern zu wollen ist m.E. denkbar ungünstig. Warum schreibst Du nicht einfach die Temperatur an der Oberfläche als Randbedingung vor ?

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Hallo Goldstein,

danke für den Hinweis der spez. Wärme t ist richtig! Ich möchte ja gerne die Temperatur als RB vorgeben aber das funktioniert mit Predefined Field Manager nicht. Ich möchte die Temperatur erst nach dem Aufbringen des Übermaßes einbringen. Wie kann ich das sonst steuern??

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Der "Predefined Field Manager" muss ein Gadget im Abaqus/CAE sein, welchen ich nicht verwende. Vom Namen her würde ich vermuten, dass der Manager dazu dient, die InitialConditions zu definieren. Dies würde auch Deine Probleme erklären. Also das Ding erstmal meiden.

Auf Basis des InputFiles funktioniert die Temperaturänderung z.B. so:
1) Die betroffenen Knoten werden in ein Set gesteckt (*NSET)
2) Im gewünschten Step wird die Temperatur als RB aufgeprägt (*Temperature)

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Hallo Goldstein,

die Vorgehensweise hat soweit erst einmal funktioniert. Danke. Ich muss mich aber noch mit einem analytischen Beispiel absichern ob das Modell richtig rechnet. Wie könnte ich jetzt noch die Zeit steuern? Oder kann ich die Information aus dem Step bekommen?? Ich möchte wissen, zu welcher Zeitpunkt t welche Temperaturverteilung und Spannungen vorliegen und wie lange es dauert bis die Verbindung eine konst. Temperatur angenommen hat.

Gruß
sambucylucy

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Dein Input File sieht ja irgendwie so wie unten dargestellt aus. Evtl. rechnest Du mit einer anderen Procedur (Static, HeatTransfer....). Wie auch immer, an der Stelle "Data line to define incrementation" fügst Du die zeitliche Steuerung ein. Anfangszeit, Endzeit, etc.pp.
Am besten mal in der Betriebsanleitung nachschlagen.

*HEADING
…
** Specify the coupled temperature-displacement element type
*ELEMENT, TYPE=CPS4T
…
**
*STEP
*COUPLED TEMPERATURE-DISPLACEMENT or
*DYNAMIC TEMPERATURE-DISPLACEMENT, EXPLICIT
Data line to define incrementation
*BOUNDARY
Data lines to define nonzero boundary conditions on displacement or
temperature degrees of freedom
*CFLUX and/or *CFILM and/or
*CRADIATE and/or *DFLUX and/or
*DSFLUX and/or *FILM and/or
*SFILM and/or *RADIATE and/or
*SRADIATE
Data lines to define thermal loads
*CLOAD and/or *DLOAD and/or *DSLOAD
Data lines to define mechanical loads
*FIELD
Data lines to define field variable values
*END STEP

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PV_temperatur_d.txt

Hallo Goldstein,

im Anhang habe ich eine input Datei angehängt. Wie erstellst du das inp? Nutzt du cae - also die graphische Oberfläche?
Diese Einträge von dir werden bei mir nicht in die inp geschrieben.

Gruß
sambucylucy

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Weiter unten findest Du auszugsweise noch ein weiteres Inputfile zur Anschauung (nur Heat Transfer).

Abaqus CAE nutze ich nicht und kann Dir hier leider nicht weiterhelfen. Wenn Du die Rechnerei richtig lernen willst, arbeite mit dem Handbuch und dem vi  :-)

*NODE
      1,        62.10506,      11.0857315,        -21.55119
      2,        37.49281,        29.098404,        72.757645
      3,        36.41009,          26.5767,        76.26037
      4,        36.522453,        33.44108,        72.75759
      5,        35.439713,        30.919388,        76.26035
      6,        34.356987,        28.397697,        79.76309
      7,        34.469337,        35.26209,        76.26033
      8,          33.3866,        32.740356,        79.76311
      9,        -30.4532,      -101.99433,      -23.615936
.....
*ELEMENT, TYPE=DC3D4, ELSET=P2
      1,        6,    51849,    51582,    51848
      2,    51582,    51580,        8,    51578
      3,    51578,    51582,    51848,        8
      4,    51576,    51580,    51578,        8
      5,    51582,        6,    51848,        8
      6,        8,    51580,    51581,    51576
      7,    51847,    51849,        6,    51845
      8,        8,    51578,    51576,    50896
      9,    51848,    51849,    51845,        6
.....
*ELEMENT, TYPE=DC3D4, ELSET=P4
  60669,    38551,    44532,    41334,    45416
  60670,    28265,    23217,    39366,    39554
  60671,    2150,    2152,    43719,    2153
  60672,    38560,    38561,    43040,    44540
  60673,    10540,    20953,    23562,    19441
  60674,    25347,    16664,    25353,    34403
  60675,    57211,    2176,      153,      155
  60676,    61639,    61604,      405,    61640
  60677,    58337,    58140,      189,    58338
.....
*SOLID SECTION, ELSET=P2, MATERIAL=M1;MAT
*SOLID SECTION, ELSET=P4, MATERIAL=M1;MAT
*MATERIAL, NAME=M1;MAT
*DENSITY
          1.4E-9,
*SPECIFIC HEAT
            2.E9,
*CONDUCTIVITY, TYPE=ISO
            0.35,
*NSET, NSET=N-TEMP
      1,        2,        3,        4,        5,        6,        7,        8,        9,      10,
      11,      12,      13,      14,      15,      16,      17,      18,      19,      20,
      21,      22,      23,      24,      25,      26,      27,      28,      29,      30,
      31,      32,      33,      34,      35,      36,      37,      38,      39,      40,
      41,      42,      43,      44,      45,      46,      47,      48,      49,      50,
      51,      52,      53,      54,      55,      67,      68,      71,      72,      73,
      74,      75,      76,      77,      78,      80,      81,      82,      83,      84,
      85,      86,      87,      88,      89,      90,      91,      92,      93,      94,
      95,      96,      97,      98,      99,      100,      101,      102,      110,      113,
.....
*STEP, NAME=HT, INC=100,AMP=STEP
*HEAT TRANSFER, DELTMX=30.
              1.,            1000.
*BOUNDARY
N-TEMP,11,,        100.
*END STEP

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Hallo Goldstein,

mein Modell funktioniert - definierte Erwärmung in vorgegebener Zeit. Über Predefined field möchte ich nun 20°C als Ausgangstemperatur vorgegeben. Aber bei der Abkühlung der Verbindung bin ich mir noch nicht ganz sicher. Die sollte nach Ende der Berechnung auch bei 20°C enden. Ich möchte die Temperatur mit einer Rampenfunktion zurücknehmen - BC (Amplitude). Nach Ende der Berechnung stellt sich aber nicht mehr der Ausgangszustand ein. Die Verbindung bleibt wärmer. Woran kann das liegen. Ich erwärme die Verbindung über eine BC mit Magnitude 180. Nach einer definierten Haltezeit nehme ich die Temperatur um Magnitude 180 zurück. 

Gruß
sambucylucy

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Den Ausgangszustand wirst Du nur nach unendlich langer Zeit wieder erhalten. Würde erstmal keinen Fehler im Modell vermuten.

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Hallo Goldstein,

ich habe jetz verschiedene Varianten berechnet. Was mir aber noch nicht nachvollziehbar erscheint ist, dass wenn ich die Verbindung auf 18o°C erwärme und ich danach die Temperatur mit BC um 160 zurücknehme an der Stelle der Temperatureinleitung nicht auf 20°C (Enstellung Predefined field) sondern kurzzeitig auf Null geht und danach sich für die komplette Verbindung sprunghaft eine Temp. von ca. 120°C (N11) einstellt.

Den Ausgangszustand wirst Du nur nach unendlich langer Zeit wieder erhalten. Würde erstmal keinen Fehler im Modell vermuten.
Sollte sich die Verbindung nicht in einer angemessenen Zeit abkühlen?

Gruß
sambucylucy

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Ferndiagnose schwierig. Stell mal das Inputfile ein, ab *STEP abwärts reicht

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PV_180.txt

Hallo Goldstein,

anbei das input-File.

Gruß
sambucylucy

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Nach dem 160°C-Step entfernst Du alle Randbedingungen (Boundary,op=new). Dies ist wohl der Grund dafür dass die Null-Temperatur auftritt. Die Ausgangstemperatur von 20°C ist übrigens längst Geschichte. Das Teil erinnert sich nicht etwa an diese Temperatur und kehrt zurück zu 20°C, wenn man die thermische Last wegnimmt.
Nach Wegnahme der Randbedingungen ist das System adiabat (soweit ich das an Deinem Modell sehen kann). Die thermische Gesamtenergie bleibt konstant. Es findet nur noch eine Temperaturausgleich statt, aber keine Abkühlung. Um Abzukühlen müsstest Du die Randbedingung ändern, oder Konvektion (*SFILM z.B.) oder Strahlung berücksichtigen

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Hallo Goldstein,

ich hatte auch zuerst angenommen das sich das Modell durch die Predefined Field RB 20 auch die Temperatur merkt. Dem ist aber ja nicht so. Den Tempearturausgleich danach habe ich mir auch über die Knotentemperatur von zwei Knoten angesehen-hatte ich beschrieben. Somit muss ich die Konvektion mit SFILM einbeziehen. Aber was meint Abaqus mit Film coefficient? Ist damit damit alpha - Wärmeübergangskoeffizient gemeint?

Gruß
sambucylucy

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Korrekt !

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PV_180Wue.txt

Hallo Goldstein,

ohne SFILM sehen die Berechnungen besser aus . Ich habe für alpha 5 angenommen und 20 für die Umgebung (Sink temperature). Aber somit erwämt sich der Verband nicht mehr vollständig sondern die Konvektion kühlt den eher!! Da der Wärmeübergang immer stattfindet, habe ich ihn im ersten Step definiert. Warum wirkt sich der WÜ so stark auf die Berechnung aus? Die BT müssten doch nach der Haltezeit durchgewärmt sein. Nach der Haltezeit habe ich die Temperatur RB inaktiv gesetzt. Anbei habe ich die input mit angehängt. Vielleicht ist da ja ein Fehler drin. 

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Wo kommen die 5 her für den WÜ ? Stimmen die Einheiten ? Hast Du für die Abschätzung der WÜZ eine entsprechende Formel herangezogen ? Stichworte Grashof, Prandl, Nusselt....

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Hallo Goldstein,

ich habe die Einheiten noch einmal kontrolliert und hatte noch kg statt t --> was die starke Konvektion bewirkt! Den Wert habe aus der Literatur. Für Luftströmung von v<5m/s an OF kann man sich den Koeffizient mittels vereinfachten und zugeschnittenen Gleichungen wie alpha=6+4*Wurzel(v) berechnen. Mit diesen Werten habe ich auch schon gerechnet - alpha=10. Die Einheiten passen jetzt! Was mir jetzt aber immer noch nicht schlüssig erscheint ist, dass das Zurücknehmen der Temperatur (RB) um 160°C - voher 180°C - das BT an dieser Stelle kurzzeitig auf 0°C absinken lässt!? Ich gebe doch eigentlich die Vorgabe (RB) vor, wonach sich die Temperatur an dieser Stelle um einen bestimmten Betrag /160°C/ verringern muss/soll. Die Zeitliche Rücknahme der Temperatur passt auch im Step nur nicht der Betrag?!

Gruß
sambucylucy

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Du meinst vermutlich den Step temperatur_aus. Hier entfernst Du die Randbedingungen mit *Boundary,op=new, und zwar direkt am Beginn des Steps (Default gilt *STEP,AMP=STEP) Wo vorher eine Temperatur aufgeprägt war wird die Knotentemperatur jetzt auf Null gesetzt. Probier für diesen Step mal *STEP,AMP=RAMP.

Bin mir nicht 100%ig sicher, ob das die Ursache und die Lösung ist. Probiers mal aus

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PV_9.txt

Hallo Goldstein,

ich habe mal das input-file angehängt.
Was meinst du damit --> (Default gilt *STEP,AMP=STEP) Wo vorher ...........Probier für diesen Step mal *STEP,AMP=RAMP.

Gruß
sambucylucy

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Dein Inputfile lässt jede Ästhetik vermisse, da schau ich nicht mehr rein. 

Lasten jeglicher Art können während eines Steps linear hochgefahren werden (AMP=RAMP) oder schlagartig am Stepbeginn komplett aufgebracht werden (AMP=STEP). Default ist bei transientem Heattransfer letzteres !! 

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Was stimmt nicht mit dem input file? Darin sind nur die Daten fürs Material und die Steps.

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