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Thema: Fertiges Modell: Fehlerquellen (1974 mal gelesen)
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Sherman123 Mitglied Kunststofftechniker
Beiträge: 181 Registriert: 22.02.2011
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erstellt am: 18. Jul. 2011 18:33 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Ich habe hier ein fertiges CAE-Modell. Die Simulation läuft soweit wie benötigt durch. Das Konvergenzverhalten ist zufriedenstellend. Beim Modell handelt es sich um ein Viertel-Modell. (doppelte Symmetrieausnutzung) Zum Problem: Am Prüfstand werden 423N gemessen. Laut Rechnung kommen 425N Reaction Force im Auflager raus. (aber für das Viertelmodell - das kann doch nicht stimmen, oder?)
Wo können so große Fehler liegen, dass zwischen Realität und Rechnung ein Faktor 4 zustande kommt. Ich entschuldige mich für den komplizierten Vorgang: Download Link zum CAE-File: http://ul.to/4qv66mlj Das Passwort für das *.rar gibts für hilfsbereite Techniker auf email-Anfrage. Ich hoffe, dieses Vorgehen verschreckt nicht zu viele hilfsbereite Community-Mitglieder.
MfG ein recht verzweifelter Sherman123
EDIT: Selbst reibungsfrei gerechnet kommt bei der Rechnung noch ~350N raus. [Diese Nachricht wurde von Sherman123 am 18. Jul. 2011 editiert.] Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
M.Seidler Mitglied Dipl. Ing.
Beiträge: 600 Registriert: 08.01.2007 ABAQUS CAE 6.7-1 Ansys 12.1 Hyper Works 11
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erstellt am: 18. Jul. 2011 20:06 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für Sherman123
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Sherman123 Mitglied Kunststofftechniker
Beiträge: 181 Registriert: 22.02.2011
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erstellt am: 18. Jul. 2011 20:43 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
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Sherman123 Mitglied Kunststofftechniker
Beiträge: 181 Registriert: 22.02.2011
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erstellt am: 20. Jul. 2011 12:37 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
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Goldstein Mitglied
Beiträge: 970 Registriert: 21.01.2005
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erstellt am: 20. Jul. 2011 14:43 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für Sherman123
habs nur mal schnell quergelesen: 1) Die Geometrie ist korrekt ? Ringschnappverbindung mit zwei Schlitzen ? 2) Das Netz ist viel zu grob und die C3D4-Elemente sind total ungeeignet. Viel zu steif. Empfehlung: Kantenlänge mindestens halbieren und C3D10M 3) Die Dichte ist sehr hoch (Blei ?) und Du bringst in 0.01 die komplette Verschiebung auf. Massenkräfte könnten das Ergebnis verfälschen. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Sherman123 Mitglied Kunststofftechniker
Beiträge: 181 Registriert: 22.02.2011
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erstellt am: 20. Jul. 2011 15:07 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Vielen Dank für die Antwort. 1) Die Geometrie ist in Ordnung. (ist die gleiche, wie auch am Prüfstand) 2) Ich bin mir der Probleme von C3D4 bewusst. Die Performance eines Rechenmodells mit C3D10M Elementen ist bei Kontaktproblemen allerdings sehr bescheiden und zum "Ausprobieren" rechne ich so ein Modell wesentlich schneller mit linearem Ansatz. (kann so ein Faktor 4 zwischen Realität und Modell rauskommen?) Ist das Mesh global zu grob oder nur im Kontaktbereich? 3) Bei der Dichte ist mir ein Fehler unterlaufen. Da ist der Komma-Punkt um eine Stelle nach vorne gerutscht. 0.91E-9 wäre richtig. Die Verschiebung wird 2-stufig aufgebracht. In 0.1 wird 0.5mm (Step1) und in 0.9 (Step2) wird um 4.5mm verschoben. Somit kann ich beim Auswerten der Kräfte über der Stepzeit direkt die Verschiebung ablesen. Ich bessere das mal aus und sehe nach wie es jetzt aussieht.
Quadratischer Ansatz; korrigierte Dichte: Ich beendete die Simulation nach ~40 Increments. Die Auflagerkraft betrug zu diesem Zeitpunkt schon 230N. (und die würde ganz klar noch weiter steigen)
[Diese Nachricht wurde von Sherman123 am 20. Jul. 2011 editiert.] Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Sherman123 Mitglied Kunststofftechniker
Beiträge: 181 Registriert: 22.02.2011
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erstellt am: 20. Jul. 2011 21:18 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Ich habe jetzt noch ein Halbmodell mit asymmetrisch aufgebrachter Verschiebung gerechnet. Vergleiche ich FEM Rechnung mit den Messergebnissen, dann bin ich in etwa um den Faktor 2 daneben.(Ergebnis Halbmodell = Ergebnis Messung) (Wobei die Messergebnisse bei asymmetrischer Lastaufbringung vielleicht nicht stimmen - das habe ich selbst noch nicht gesehen) Ich rechne jetzt noch das Halbmodell mit den selben Lastbedingungen wie beim Viertelmodell. Wenn bei beiden Modellen das gleiche rauskommt, bin ich restlos verwirrt. [Diese Nachricht wurde von Sherman123 am 20. Jul. 2011 editiert.]
[Diese Nachricht wurde von Sherman123 am 20. Jul. 2011 editiert.] Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Goldstein Mitglied
Beiträge: 970 Registriert: 21.01.2005
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erstellt am: 20. Jul. 2011 22:42 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für Sherman123
Die maximalen Dehnungen treten im Bereiche vor dem Hinterschnitt auf. Hier hast Du nur ein Element über der Dicke. Dies ist katastrophal da Biegelast. C3D4 komplett ungeeignet. Locking. Viel zu steif. Aber ist ja bekannt ... Kenne das Versuchs-Setup nicht, modelliert hast Du jedenfalls, dass die Lasteinleitungsstellen mit der Testapparatur verklebt sind. Dies versteift wahrscheinlich ungemein. Drehung der Hakenwurzel wird blockiert etc.pp. Ich würde nochmal genauestens überprüfen, ob das Experimentsetup wirklich korrekt abgebildet ist. [Diese Nachricht wurde von Goldstein am 21. Jul. 2011 editiert.] Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Sherman123 Mitglied Kunststofftechniker
Beiträge: 181 Registriert: 22.02.2011
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erstellt am: 21. Jul. 2011 16:11 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Mein PC (Universität stellt mir noch keine Workstation her ) kaut das jetzt schon einige Zeit durch: Stark verfeinertes globales Netz. Halbmodell. Linearer Ansatz. --> 600N Auflagerkraft und könnte noch weiter steigen, da die Simulation noch nicht abgeschlossen ist. (mindestens Faktor 3 zwischen Realität und FEM-Rechnung) Zitat: Die maximalen Dehnungen treten im Bereiche vor dem Hinterschnitt auf. Hier hast Du nur ein Element über der Dicke. Dies ist katastrophal da Biegelast. C3D4 komplett ungeeignet. Locking. Viel zu steif. Aber ist ja bekannt ...
Ich habe mir jetzt mehrere Schnitte angesehen. Ich finde fast immer mindestens 4 Knotenebenen. (3 Elemente über der Dicke) Für eine erste Näherungsrechnung hielt ich das für ausreichend - wenn auch der Übergang alles andere als optimal ist. Ich habe deinen Hinweis in allen weiteren Simulationen beherzt und erkenne schon, dass solche Vereinfachung schnell sehr realitätsfern werden können.:) Zitat: Kenne das Versuchs-Setup nicht, modelliert hast Du jedenfalls, dass die Lasteinleitungsstellen mit der Testapparatur verklebt sind. Dies versteift wahrscheinlich ungemein.
Physikalisch korrekt wäre, die Prüfzange des Prüfstandes als Rigid zu simulieren und die Kraft über ein zusätzliches Contact Pair in das Bauteil zu leiten. Da die Kappe aber im Vergleich zum Unterteil ohnehin sehr steif (E-Moduli) ist und sich auch Geometrie-bedingt (dickere Wandstärke, geschlossener Ring, außenliegend) nur kaum verformt, dachte ich wieder im Hinblick auf Rechenzeit, dass ich mir den Rigid-Kontakt ersparen kann. Gibt es vielleicht noch etwas, das ich unbedingt berücksichtigen sollte? Als nächstes lasse ich das Modell mit stark verfeinertem Mesh und quadratischem Ansatz durchlaufen. Mal sehen, was dabei rauskommt.
EDIT:Welchen Einfluss auf die Abzugskräfte kann eine "falsch-geschätzte" Kontaktidealisierung haben? Kann das Normal-Richtungs-Verhalten überhaupt einen Einfluss haben?
EDIT: Nein, das stark verfeinerte Netz in Verbindung mit C3D10M Elementen brachte auch nichts. Ich beendete die Simulation nach ~20 Increments (die schon ein Ewigkeit benötigten); zu diesem Zeitpunkt war die Haltekraft des Schnapphakens schon auf über 220N. Ich hoffe Goldstein oder ein anderer Experte, können noch mit ein paar guten Ratschlägen aufwarten. Ich finde den Fehler einfach nicht. Kann es ein Bug in Abaqus oder Bedienungsfehler meinerseits sein? (sodass die Auflagerkräfte gespiegelt ausgegeben werden) Das Modell verhält sich nämlich abgesehen von dieser "Kleinigkeit mit dem Faktor 4 beim Viertelmodell" auch bei anderen Beanspruchungsarten relativ realitätsnah.
[Diese Nachricht wurde von Sherman123 am 21. Jul. 2011 editiert.] Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Goldstein Mitglied
Beiträge: 970 Registriert: 21.01.2005
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erstellt am: 21. Jul. 2011 22:12 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für Sherman123
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Sherman123 Mitglied Kunststofftechniker
Beiträge: 181 Registriert: 22.02.2011
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erstellt am: 22. Jul. 2011 10:37 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Es handelt sich um 2 verschiedene PP Typen. Für das weichere Material habe ich einen "Datenblatt" Zug-E-Modul. (1150MPa) und die Querkontraktion auf 0.4 geschätzt. Für die Kappe habe ich laut Datenblatt nur einen Biege-E-Modul (1800MPa). Die Zugsteifigkeit habe ich auf 1900MPa geschätzt. (Zug-Modul ist gleich bis geringfügig höher als der Biege-Modul) Die Querkontraktion habe ich auf 0.35 geschätzt.
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Goldstein Mitglied
Beiträge: 970 Registriert: 21.01.2005
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erstellt am: 22. Jul. 2011 10:52 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für Sherman123
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Sherman123 Mitglied Kunststofftechniker
Beiträge: 181 Registriert: 22.02.2011
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erstellt am: 22. Jul. 2011 10:55 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Ja, ein unverstärktes Wald-und-Wiesen-PP. Molekülorientierungen sollten in so einem Bauteil auch nur eine untergeordnetet Rolle spielen. (der Anspritzpunkt ist auch an einer guten Stelle platziert) Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Goldstein Mitglied
Beiträge: 970 Registriert: 21.01.2005
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erstellt am: 22. Jul. 2011 11:00 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für Sherman123
Der e-Modul aus den Datenblättern ist typischerweise die Steigung der Tangente an die Spannungs-Dehnungskurve im Ursprung. Dies ist in der Regel viel zu optimistisch. Du solltest Dir eine komplette SpannungsDehnungskurve besorgen und diese elastisch-plastisch in Abaqus hinterlegen. Alternative wäre der Sekantenmodul zu verwenden. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Sherman123 Mitglied Kunststofftechniker
Beiträge: 181 Registriert: 22.02.2011
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erstellt am: 22. Jul. 2011 15:37 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Danke Goldstein, du hast mich auf die richtige Fährte gebracht! Ich bin mir ziemlich sicher den Fehler zu kennen: Zitat: Der e-Modul aus den Datenblättern ist typischerweise die Steigung der Tangente an die Spannungs-Dehnungskurve im Ursprung.
In der Norm sind feste Intervallgrenzen vorgegeben. Ausgewertet wird der E-Modul laut Norm (frei aus dem Gedächtnis) zwischen 0.05% und 0.25% Dehnung. Solange man mehr oder weniger im linear elastischen Bereich ist, liegt man in den meisten Fällen nicht soweit daneben. Ich war bisher der Ansicht, dass die in Abaqus berechnete "Total Strain" bereits die Dehnung in % ausgibt. (einfach weil ich gefundene 0.4% Dehnung für korrekter hielt als unglaubliche 40% - ein Wunder, dass das Material diese Dehnung überhaupt mitmacht) Da der Sachverhalt für mich derart eindeutig war, überprüfte ich bis vor kurzem nicht meine falsche These. Ich rechne hier mit einem linearen Elastizitätsgesetz in einem Bereich, der weit weit außerhalb des linear elastischen Bereichs liegt. Das kann nicht funktionieren. Was mich noch viel mehr wundert ist, dass die Schnapphakenverbindung überhaupt funktioniert. (Gelernt habe ich: max. 5% Randfaserdehnung bei einmaligem Fügen von Thermoplasten (oder so ähnlich)) Jetzt muss ich meinem Chef nur noch klar machen, dass ohne vernünftige Materialdaten keine Analyse möglich ist. [Diese Nachricht wurde von Sherman123 am 22. Jul. 2011 editiert.] Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |