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Hallo liebe Community,

Ich arbeite erst seit kurzem mit Abaqus und stehe momentan vor folgendem Problem:

Ich möchte in Abaqus mehrere aufeinanderliegende CFK-Platten miteinander verkleben. Die Platten habe ich als solid Element erstellt und über Section als Composite definiert.
Kann mir jemand einen Tipp geben wie sich eine solche Verklebung realisiern lässt.

Viele Dank an euch!

[Diese Nachricht wurde von abaquseinsteiger am 17. Okt. 2013 editiert.]

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Schalte mal im Kontakt den Adjust-Parameter mit einem kleinen Wert ein.

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Hallo,

es kommt auf die Art der Verklebung an. Möchtest du eine Klebschicht mit modellieren oder eine starre Verbindung realisieren gibt es unterschiedliche Ansätze.

Im ersten Fall gibt es viele Methoden:
1) *TIED Kontakt (kein *TIE) zwischen den beiden Fügepartner (Kontaktsteifigkeit beachten)
2) Klebschicht aus Kontinuumselementen (min. 2-3 Element in Dickenrichtung, falls die Klebschicht auch auf Spannungen untersucht werden soll)
3) Cohesive-Elemente zwischen den beiden (2D oder besser 3D mit geometrischer Dicke der Klebschicht)

Im Fall, wenn die Teile starr miteinander verbunden werden nutze ich meistens TIE-Kontakt. Im Grunde ist es nichts anderes als eine Kinematische Kopplung aller Knoten, die sich auf der Master- und Slaveflächen befinden.

Roman

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Danke für deine Antwort Roman  !
Also das genaue Szenario sieht so aus ich möchte die Reparatur eines CFK Bauteils simulieren. Es werden also in einem bestimmten Bereich Lagen entfernt und dann wieder neu auflaminiert.
Ich habe jede Lage einzeln als solid Element erstellt und möchte diese Lagen nun aufeinender "kleben" und an der Reparaturstelle eine Art Flicken einsetzen und verkleben.

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Falls die auflaminierten Lagen in ihren mechanischen Eigenschaften den der Grundstruktur gleich oder ähnlich sind (vor allem das Harzsystem) kannst du auch das Netz einheitlich erstellen und das Modell ohne jegliche Kontakte berechnen.

Anderenfalls würde ich wie folgt vorgehen:
1. Den Klebstoff feiner als die beiden Fügepartner mit min. 2 El. in Dickenrichtung mit normalen C3D8I-Elementen vernetzen.
2. Die Klebflächen über *TIE-Kontakt miteinander verbinden.

Im *TIE-Kontakt kannst du auch die Funktion „POSITION TOLERANCE“ einschalten, falls die Kontaktflächen nicht auf der ganzen Fläche ganz aufeinander liegen oder sich gar überlappen.

Grüße
Roman

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Hallo zusammen,

euer Forum hat mir bis jetzt immer super weitergeholfen aber nun finde ich für mein Problem keine Lösung. Ich schreibe mein Anliegen mal unter diesen Beitrag, weil ich denke er passt ganz gut dazu und ich wollte nicht extra ein neues Thema eröffnen.

Ich arbeite mit Abaqus 6.12 und versuche gerade mehrere CFK Lagen übereinander zu simulieren und mit einer Zuglast zu beaufschlagen. Wenn ich das Model als 3D Shell aufbaue dann ist die Verformung genau so wie ich sie haben möchte und die Verschiebungen sind auch richtig. Jedoch wenn ich es als 3D Solid aufbaue dann bekomme ich nur Fehlermeldungen. Ich habe es nun schon auf verschiedenste Weise versucht, jedoch immer ohne Erfolg. 

Ein Versuch war es, die Platten per Constraint Tie mit einander zu verbinden. Das klappte auch, nur die Verformung war sehr weit von meinem gewünschten Ergebnis entfernt.

Ein anderer Versuch war über Interaction Properties (Contact) und Interaction (Node to Surface). Jedoch kommt dann immer eine Fehlermeldung (Too many attempts made for this increment). Ich hab es nach folgendem Video (http://www.youtube.com/watch?v=g84zLZOUUzs) probiert. Es ist zwar kein 3D Model in dem Video aber ich dachte es hilft mir irgendwie weiter. Leider ohne Erfolg.

Ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen   

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Bei 3D Shell oder Shell Elementen ist die Normale, also die Z-Richtung im Materialkoordinatensystem, immer eindeutig positiv oder negativ auf dem Element stehend. In normalen Kontinuumselementen etwa C3D8 ist es nicht klar und benötigt für die Laminatdefinition eine zusätzliche Information über die Materialorientierung im Element.
Überprüfe daher, ob die tatsächliche Materialorientierung mit der gewünschten übereinstimmt.
Ähnliche Beiträge standen schon hier zur Diskussion offen.

Grüße
Roman

[Diese Nachricht wurde von rombik am 13. Nov. 2013 editiert.]

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Hallo rombik,

danke für deine schnelle Antwort aber leider hilft mir diese trotzdem nicht ganz weiter. Ja es handlet sich um ein C3D8 Modell und ich bin mir recht sicher, dass meine Angaben in Assign Material Orientation richtig zugwiesen sind. Die gelben Pfeile 1 des ersten Solids und des zweiten Solids sind so wie gewollt um 90 Grad verdreht um die Z-Achse.

Im Job wird auch eine Verschiebung visuell dargestellt aber diese ist bei der Faserausrichtung 0°/90° zu klein und bei der Ausrichtung 45°/-45° zu groß.

Deswegen war meine Überlegung, darf ich die beiden Solids überhaupt per Interaction Properties (Cohesive Behavior) und Interaction (Surface to Surface)miteinander verbinden oder ist dieses Vorgehen so wieso schon der falsche Weg.

Viele Tipps aus andere Beiträge habe ich auch schon probiert, jedoch ohne Erfolg.
Vielleicht fällt dir noch eine andere Fehlerursache ein   

Schön Grüße

[Diese Nachricht wurde von Tina90 am 13. Nov. 2013 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von Tina90 am 13. Nov. 2013 editiert.]

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Also ich habe nun die einzelnen original Lagen mit *Tie Constraint verbunden und das Reparaturstück an allen Fläche mit Cohesive Behavior mit den Originallagen verbunden.
Etwas stutzig macht mich allerdings, dass man außer den Steifigkeiten keinerlei Materialparamter des "Klebers" bei cohesive behavior angeben kann?
Außerdem ist die Verformung des intakten Bauteils größer (wenn auch nur marginal) als die des reparierten was an sich eigentlich keinen Sinn macht.
Hat jemand noch Ideen an was das liegen könnte?

Viele Grüße
Abaquseinsteiger

[Diese Nachricht wurde von abaquseinsteiger am 13. Nov. 2013 editiert.]

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Hallo Tina

Wenn ich richtig verstehe, hast du in je einem Element eine Schicht drin.
Egal ob nur ein Element oder mehrere pro Schicht oder andersrum mehrere Schichten in je einem Element, würde ich die Netze nicht voneinander trennen und miteinander elastisch verbinden, sondern wie du schon vermutest einheitlich lassen.
In der klassischen Laminattheorie macht man dies auch nicht, zwischen einzelnen Lagen elastische Schichten einzubauen.

Wenn es aber um Verklebung oder Rissöffnungsstudie geht, sind da die Ansätze mit Cohesive Elementen sehr hilfreich.

Könntest du evtl. kurz das Ziel der FE-Untersuchung erläutern?

Roman

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Hallo abaquseinsteiger

Ersetze die *COHESIVE BEHAVIOR Kontaktdefinition durch richtige Cohesive Elemente für den Klebstoff, die zwischen der Grundstruktur und der Zusatzlage sitzen und über *TIE-Kontakt mit den beiden Fügepartner verbunden sind.

Roman

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Danke für deine zahlreichen Tipss zu diesem Thema    Noch eine Frage dazu: Mit welcher  Dicke würdest du die cohesive Elemente dann modellieren?  Die genaue Dicke der Klebeschicht ist mir nämlich leider  nicht bekannt.

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Vergleich.png

Hallo rombik,

du antwortest ja schneller als ich gucken kann. Wie du richtig erkannt hast, handelt es sich um zwei Elemente und in jedem Element ist auch nur eine Schicht.

Mein Ziel soll es sein die händische Berechnung mithilfe von Abaqus nachzuweisen. Der Aufbau soll auf verschiedene Arten (Shell, Solid Composite, Solid Contact) erfolgen. Wenn die Verschiebung trotz optimaler Einstellung immer noch von der Ziellösung abweicht, dann würde dies zeigen, dass diese Art das Laminat aufzubauen ungeeignet ist. Allerdings bin ich immer noch nicht davon überzeugt, dass meine Eingaben alle vollständig und richtig sind. Auf dem Bild sieht man gut die drei Varianten mit den unterschiedlichen Ergebnissen. Das Ergebnis vom Shell trifft das gewünschten Ergebnis fast, würde mir aber vollkommen reichen.

Ist es denn möglich die beiden Elemente auf eine andere Art miteinander zu verbinden damit die von dir beschriebene elastische Zwischenschicht nicht vorhanden oder nur minimal ist?

Schöne Grüße

[Diese Nachricht wurde von Tina90 am 14. Nov. 2013 editiert.]

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Hallo abaquseinsteiger,

du kannst die Cohesive Elemente 3-Dimensional, also mit COH3D8  oder 2-Dimensional mit COH2D4 definieren, wobei die geometrische Dicke der Elemente bei beiden 0 ist. Die virtuelle Dicke kannst du dann im Imputfile schnell variieren und neu rechnen.
Ansonsten würde ich geometrische Dicke mit COH3D8 Elementen bevorzugen und die Dicke des Klebstoffs auf 0.1 mm bis 0.2 mm einstellen.
Schaue dir dazu die Definition *Cohesive Section an, mit unterschiedlichen zusätzlichen Paramater.

Roman

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Hallo Tina,

eigentlich darf die Lösung bei gleicher Steifigkeit des Modells nicht von der theoretischen abweichen, wenn, dann sehr minimal.
Wie ich dem abaquseinsteiger schon geschrieben hab, kannst du die beiden Elementreihen mit *TIE-Kontakt miteinander verbinden. Es ist eine Art kinematischer Kopplung aller Knoten auf Slavefläche mit den auf Masterfläche. Die Lösung mit dieser Variante müsste ziemlich gleich der sein, wo die Elemente einheitlich miteinander über Knoten verbunden sind. Eine Variante mit elastischer Zwischenschicht würde ich an der Stelle gar nicht mit betrachten, da du sicherlich diese im Schalenmodell berücksichtigst.

In allen Varianten sollte die Lösung gleich sein!!! Überprüfe die Elementdicke bei den Solidvarianten und ersetzte die C3D8-Elemente durch C3D8I. Die geometrische Elementdicke (Schichtdicke) im 3D-Modell soll einer Schicht aus 2D Modell gleich sein.

Im Falle wenn du kraftgesteuert deine Lasten aufbringst, würde ich überprüfen ob die Gesamtkraft, die an allen Knoten wirkt in unterschiedlichen Modellen gleich ist.

Du könntest auch weggesteuert die Berechnungen durchführen und die Schichtspannungen in allen Modellen miteinander vergleichen. Achte dabei darauf, dass das 2D Modell nur die ebenen Spannungen und ebenen Schubspannungen gut abbilden kann.

Grüße
Roman

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Eine Frage noch bezüglich der Materialparameter sowohl bei cohesive behavior als auch bei cohesive Elementen.
Bei cohesive behavior gehe ich davon aus dass der Parameter "K" eine Steifigkeit darstellen soll. Wieso sind bei coupled 6 Steifigkeitsparameter notwendig? Ein Klebstoff hat doch in alle Richtungen die selben Materialeigenschaften? Das selbe Problem habe ich bei cohesive Elementen hier möchte Abaqus 6 E-Modul Werte haben bei coupled traction.

Vielen Dank
Abaquseinsteiger

[Diese Nachricht wurde von abaquseinsteiger am 18. Nov. 2013 editiert.]

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Ich grüße,

Schaue dir in der Hilfe die Definition einer Cohesive Section an. Beim Materialansatz würde ich dir entweder RESPONSE=CONTINUUM oder RESPONSE=TRACTION SEPARATION empfehlen. Bei der Definition des Materials selbst musst du dann entweder *ELASTIC, TYPE=ISOTROPIC oder *ELASTIC, TYPE=TRACTION entsprechend verwenden. Im ersten Fall benötigst du den E-Modul und die Querkontraktionszahl und im zweiten den E-Modul und die zwei Schubmoduln (mehr in der Hilfe unter Keywords: *ELASTIC). Die Cohesive Elemente bekommen die Definition COH3D8.

Roman

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