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Autor Thema:   Beulverhalten von Rohren im Kollapsversuch (1245 mal gelesen)
  
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emuuu
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erstellt am: 09. Aug. 2013 12:08    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


Diagramm.png

 
Einen guten Tag allseits wünsche ich.

Habe heute mal ein, glaube ich etwas exotischeres Problem, was ich hoffentlich einigermaßen umschreiben kann:

Eigentlich beschäftige ich mich momentan mit Isotropie vs. Anisotropie, das tut aber meiner Meinung nach bei meinem Problem nichts zur Sache.
Ich habe ein Kollapsmodell für Großrohre (600-1500mm Durchmesser) entwickelt. Die Modellierung selbst ist simpel: Halbkreis -> Extrusion. Aus, für mich wichtigen Gründen, habe ich in der Mitte des Rohres im 12-Uhr-Sektor eine Partition definiert (Länge = 1/8 des Durchmessers, Breite = 1/8 des Radius = 22,5°[wegen Symmetriebedingung]). In dieser Partition ist das Material 2% schwächer als der Rest (Fließkurve um 2% abgesenkt). Zudem ist das Rohr auf der gesamten Länge ovalisiert, also nicht perfekt. Zudem sind an den Enden noch "Deckel" angebracht um einen 3-dimensionalen-Spannungszustand zu erreichen. Das ganze Modell liegt unter negativem Innendruck (habe zur Sicherheit auch von außen angreifenden Druck gestestet -> gleiche Ergebnisse) und ich verwende nach dem Druckschritt das Riksverfahren.
Elemetierung: Länge: 160 (+10 in der Mitte), Umfang: 36, Dicke: 5.

Das ganze funktioniert im Prinzip und in der Theorie auch wunderbar. Während der Parameterstudien bezüglich der Anisotropie ist mir aber nun aufgefallen, dass ich immer wieder sehr krasse Ausreißerwerte (Kollapsdruck) habe. Beispielsweise wenn ich den Durchmesser in einer Studie von 600mm auf 1200mm steigere "hüpfen" die Werte zwischen 17MPa und 40 MPa. Mit "hüpfen" meine ich, dass die mal höher, mal niedriger liegen trotz linear steigendem Durchmesser. Ein mechanischer/materialbedingter Zusammenhang ist also ausgeschlossen.

Bei der Analyse ist mir dann aufgefallen, dass die Rohre deren Kollapsdrücke ausreißen anders beulen (siehe Bilder im Anhang: Rohr 2 versagt normal). Das Problem ist vor allem die starke Abweichung im Kollapsdruck die eindeutig nicht realistisch ist.

Ich habe nun eine Parameterstudie bezüglich der Ovalisierung (0,1%-1%) durchgeführt und dabei den gleichen Effekt festgestellt: Einiger Rohre beulen anders. Die Ergebnisse sind in dem Diagramm zu sehen (die Rauten sind die Simulationsergebnisse, die Geraden sind von mir mittels linearer Regression erstellt).

Danach habe ich ein wenig mit sämtlichen Parametern im Modell (Elementyp/zahl, Emodul, Materialschwäche, Lagerungsbedingungen, Durchmesser, Wanddicke, Ovalität, Rohrlänge, etc.) herumvariiert. Die einzigen Parameter die Einfluss auf das Beulergebnis hatten sind Wanddicke, Ovalität u. Durchmesser. Sogar eine völlig überzogene Materialschwäche von 50% in die Mitte hat der Geometrieeffekt überlagert.

Mein Problem ist nun, dass ich gerade die Werte Durchmesser, Wanddicke, Ovalität frei variieren können muss und es keine "bösen" Werte geben darf die ich nicht benutzen kann, da sonst das korrekte Beulverhalten nicht auftritt.

Ich hoffe ich konnte das ganze einigermaßen verständlich und umfassend darlegen. Vielleicht hat ja irgendjemand Erfahrung damit, wie man das Beulverhalten in dem Fall steuern kann kann. Wie gesagt das ganze ist definitiv ein Geometrieeffekt. Vergesse ich vllt irgend ein Gesetz oder irgendwelche sonstigen Abaqus-Eigenarten?

Bin für jede Idee dankbar, da ich mittlerweile über das logische Nachdenken hinaus bin und nur noch blind rate.

Besten Dank im voraus
Timm


p.s. "Buckle" und Eigenwerte als Imperfection kann ich in diesem Fall nicht verwenden, ginge zu weit zu sagen wieso, ist aber einfach so ^^

[Diese Nachricht wurde von emuuu am 09. Aug. 2013 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von emuuu am 09. Aug. 2013 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von emuuu am 09. Aug. 2013 editiert.]

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Goldstein
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erstellt am: 09. Aug. 2013 12:42    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für emuuu 10 Unities + Antwort hilfreich

Es geht um den Ausreißer bei 0.4%, oder? Kann es sein, dass die Gegebenheiten an dieser Stelle so sind, dass die Struktur in die zweite Beulform verzweigt? Könnte am verwendeten Riks liegen.

Auch wenn Du Buckle ablehnst, ich würde als erste Maßnahme die Eigenwerte rund um 0.4% berechnen und prüfen, ob der Effekt nachvollziehbar ist.

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emuuu
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Ingenieur


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Beiträge: 13
Registriert: 21.08.2012

erstellt am: 09. Aug. 2013 12:47    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Ne, alle Werte die über den beiden gepunkteten Linien liegen sind Außreißer. Da ist das Beulverhalten anders und der Kollapsdruck viel zu hoch (verglichen mit realen Werten bei gleicher Abmessung).
Der eine Wert bei 0,4% ist nochmal ein Sonderfall in dem sich ein dritter Beul-Modus gebildet hat.

Das Beulverhalten ist wie gesagt nur ein Symptom. Dies führt leider zu einem unrealistischen Kollapsdruck (sonst wäre mir die Art der Beule im Prinzip egal.

[Diese Nachricht wurde von emuuu am 09. Aug. 2013 editiert.]

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