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Hallo zusammen!

Ich würde gerne die Wärmebehandlung eines Ring (Aussendurchmesser 2700mm - Wandstärke 200mm)aus dem Stahl 42CrMo4 simulieren.
Primär geht es mir um den Aufheizvorgang - Austenitisieren auf 870 °C mit 30 Minuten Haltezeit.

Der Ring liegt auf insgesamt 6 Stahl Profilen (200mm Breite) aus einem hitzefesten Stahlguss.

Das Eigengewicht wird in der Kombination mit der Kontaktreibung eine sehr große Rolle spielen. Und genau hier liegt das Problem.
Ich habe verschiedene Surface-to-Surface Kontakte gesetzt und immer wird die Simulation abgebrochen. Habt ihr vielleicht Tipps und Tricks wie genau ich eine thermische Expansion realitätsnah simulieren kann?

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Kleines Update:

Frictionless läuft die Simulation durch... Der Ring verformt sich gleichmäßig entlang des Radius.

Sobald ich allerdings ein Surface-to-Surface Contact einbringe mit einem Reibungskoeffizienten, bricht die Simulation immer ab.

Folgende Warnungen erscheinen mehrmals bis letztlich der Error eintritt:

***WARNING: SOLVER PROBLEM. NUMERICAL SINGULARITY WHEN PROCESSING A CONTACT
            CONSTRAINT FOR SLAVE NODE OFENBANK-1.7166 D.O.F. 2 RATIO =
            4.97052E+12.

***NOTE: THE SOLUTION APPEARS TO BE DIVERGING. CONVERGENCE IS JUDGED UNLIKELY.

***ERROR: TOO MANY ATTEMPTS MADE FOR THIS INCREMENT

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Mittlerweile verzweifle ich,

die Simulation läuft mit Kontaktbedingung durch, allerdings entsteht keine thermische Expansion bzw. kein Verzug. Der Ring rutscht einfach auf der Ofenbank weiter.

Meine Versuche im echten Ofen haben ergeben, dass der Ring sich entlang der Ofenbänke (also in Längsrichtung) verzieht und somit unrund wird. Dies hat meiner Meinung nach mit der Kontaktreibung und der sehr großen Gewichtskraft zu tun.
Genau dies versuche ich mit dieser Simulation nachzustellen.

Hat niemand eine Idee wie ich die Simulation realitätsnah erstellen kann?

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Input Datei einsehbar ?

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Pam

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Job-1.zip

Input Datei befindet sich im Anhang. Ich hoffe, dass dies die richtige ist.

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Du hast einen Ring modelliert, der ohne Schwerkraft auf dem Rost liegt. Die Reibkraft dürfte deshalb verschwinden und der Ring kann sich frei bewegen. Willst Du das so ?
Die Ausgangstemperatur im gesamten Modell beträgt global 20° zu Beginn der Analyse und wird innerhalb einer Zeiteinheit als Randbedingung auf 850° gesetzt, auch wieder global. Eine Wärmeleitung findet nicht statt und kann so nicht stattfinden. Insbesondere kann sich kein inhomogenes Temperaturfeld ausbilden, welches zu Formabweichungen führen kann. Sinnvoll wäre es m.E. nur den Rost aufzuheizen und dann die Wärmeleitung in den Ring und deren Folgen zu studieren.

Wärmestrahlung und Konvektion sind vernachlässigt

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Pam

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Sobald ich unter Loads die Gravity mit einbringe, läuft die Simulation partout nicht durch.
Folgender Fehler erscheint dann "Time increment required is less than the minimum specified"

Im Realfall läuft es folgendermaßen:
- der Ofen wird auf 500 °C vorgeheizt
- der Ring wird in den Ofen chargiert
- der Ofen wird auf 870 °C erhitzt und 30 Minuten gehalten (um zu gewährleisten, dass der gesamte Ring die 870 °C erreicht)
- der Ring wird aus dem Ofen genommen und bei Raumtemperatur (an Luft) abgekühlt

Genau das soll ich im Rahmen meiner Masterarbeit simulieren. Aber wie gesagt, ich scheitere einfach daran.
Wäre klasse wenn du Tipps hast wie genau ich das machen könnte. Wie viele Steps und welche BCs in den jeweiligen?

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1) Gravitiy rechnet normalerweise. Dein Modell ist eben zu verbessern.
2) Du hast mehrere Verfahrensschritte aufgelistet. In Deinem Modell ist davon nichts zu sehen.
3) In meinem Verständnis arbeitet ein Ofen auch über Konvektion und Strahlung. Kannst du das vernachlässigen ?
4) Ich rate Dir zur entkoppelten Rechnung. Erst Wärmetransport, dann Mechanik. CoupledTemperatureDisplacement kann u.U. ewig rechnen.

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Pam

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Zitat:

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Original erstellt von Pam Crash:
1) Gravitiy rechnet normalerweise. Dein Modell ist eben zu verbessern.

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Mit -9810 mm/s^2 liege ich doch mit der Einheit richtig, oder?

Zitat:

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Original erstellt von Pam Crash:
2) Du hast mehrere Verfahrensschritte aufgelistet. In Deinem Modell ist davon nichts zu sehen.

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Dies liegt darin begründet, dass ich erstmal den Aufheizvorgang simulieren möchte. Und wie man sieht schaffe ich nichtmal das.
Meine Untersuchungen und Messungen direkt nach dem Aufheizen ergeben nämlich das genau in diesem Prozessschritt der Ring bereits unrund wird.

Ist es möglich im Initial Step den Ring komplett außer acht zu lassen? Da hier der Ring ja noch garnicht im Ofen liegt. Ich würde dann in Step 1 ein Aufheizvorgang der Ofenbänke auf 500 °C erstellen. Erst in Step 2 müsste der Ring hinzukommen und alles zusammen wird auf 870 °C erhitzt. Danach würde der Ring ja aus dem Ofen auf identische Ofenauflagen gelegt, die ja eine Temperatur von 20 °C haben. Und hier kühlt der Ring auf Raumtemperatur ab.

Wie kann ich soetwas realisieren? Im Assembly sind ja bereits Ring und Ofenauflagen zusammen vorhanden. Wie könnte ich das ganze trennen?

Zitat:

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Original erstellt von Pam Crash:

3) In meinem Verständnis arbeitet ein Ofen auch über Konvektion und Strahlung. Kannst du das vernachlässigen ?

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Idealerweise sollte ich die Konvektion, Strahlung und Leitung mitsimulieren. Nur habe ich es bisher nicht mit einbezogen, da ich wie gesagt, erstmal eine einfache Simulation zum laufen bekommen möchte... Aber ja, eigentlich müsste dies mit rein.

Zitat:

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Original erstellt von Pam Crash:

4) Ich rate Dir zur entkoppelten Rechnung. Erst Wärmetransport, dann Mechanik. CoupledTemperatureDisplacement kann u.U. ewig rechnen.

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Gibt es dafür evtl. Tutorials?
Ich bin kein Abaqus Experte und habe bisher keine entkoppelten Rechnungen erstellt.

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1) Die Erdbeschleunigung ist korrekt, sofern Dein System in mm, t, s, definiert ist.
2) Beispiel unter  Examples z.B. 5.1.2 A sequentially coupled thermal-mechanical analysis of a disc brake with an Eulerian approach

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Pam

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Ich bin gerade dabei eine entkoppelte thermisch-mechanische Analyse zu erstellen.
Eine thermische Simulation habe ich nun erstellt. Dazu habe ich den Element Type "Heat Transfer" verwendet. In einem zweiten Modell habe ich über Predefined Fields einen Initial State erstellt und habe mir die Temperaturverteilung eingeladen.

Wenn ich nun die Berechnung starten möchte kommt folgender Fehler:
Error in job mech: ELEMENT 1 INSTANCE RING_1 OF TYPE DC3D8 BELONGING TO ELSET ASSEMBLY_RING_1_RING IS CURRENTLY NOT AVAILABLE FOR IMPORT FROM Abaqus/Standard TO Abaqus/Standard. THE AVAILABLE ELEMENT TYPES FOR IMPORT ARE LISTED IN THE USER MANUAL

Natürlich verstehe ich was dahinter steckt, allerdings bin ich aufgrund des Initial States nicht in der Lage den Element Typen zu ändern. Was muss ich tun damit ich den Job zum rennen bekomme?

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Welchen Elementtyp verwendest Du in der mechanischen Analyse?

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Pam

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Wenn ich den Elementtypen ändern will wird dies unterbunden, weil ich einen Initial State verwende.

Somit versucht die mechanische Analyse die DC3D8 Elemente zu verwenden, was natürlich nicht möglich ist. Oder liegt mein Fehler beim Initial State?

[Diese Nachricht wurde von wuumbs am 26. Aug. 2014 editiert.]

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Du darst nicht die Option "Initial State" nehmen. Du wählst in A/CAE bei Predefined Field im Initial Step die Option "Temperature" und definierst dort deine Anfangstemp. für die mech. Analyse. Diese Definition editierst du dann im Step-1 und definierst von wo die Temperaturgeschichte dazugelesen wird.

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bdhcfhei.png

Zitat:

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Original erstellt von Mustaine:
Du darst nicht die Option "Initial State" nehmen. Du wählst in A/CAE bei Predefined Field im Initial Step die Option "Temperature" und definierst dort deine Anfangstemp. für die mech. Analyse. Diese Definition editierst du dann im Step-1 und definierst von wo die Temperaturgeschichte dazugelesen wird.

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Danke für die Antwort.
Das Predefined Field aus dem Initial Step habe ich auf Propageted gelassen, da ich es nicht editieren konnte. Dafür habe ich ein zweites Predefined Field im Step 1 hinzugefügt und die ODB Datei angegeben. Ich hoffe, dass dies so richtig ist.

Meine Berechnung läuft jetzt schon knappe 3 Stunden, momentan stehe ich bei Increment 14 - Time/LPF 0,119969.
Ich habe das Gefühl, dass das noch ewig dauert.

Worin liegt das begründet?
Mein Modell sieht mittlerweile so aus und besteht komplett aus Hexa-Elementen.
Ein Ring besteht aus 6000 Elementen.

[Diese Nachricht wurde von wuumbs am 26. Aug. 2014 editiert.]

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Also die Simulation lief nach 10 Stunden durch. Ergebnisse sehen gut aus.

Ich würde jetzt gerne in einer erneuten thermischen Simulation den verformten Ringstapel in Wasser abschrecken. Kann ich analog zum Import des Temperaturfelds auch einfach die Verformungen der mechanischen Analyse über ein Predefined Field einlesen?

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Du kannst einfach das deformierte Bauteil importieren (File>Import>Part>Filetype=odb) und damit eine neue therm. Analyse aufbauen. Über Predefined Field kannst dann wieder eine Anfangstemp zuweisen oder aus der letzten odb auslesen.

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Wenn ich das deformierte Modell über die odb importiere, importiere ich ja das Netz.

Wie kann ich denn bei dem importierten Netz Flächen auswählen? Ich muss nämlich einige Surface-to-Surface Contacts definieren. Wenn ich jede einzelne Elementfläche einzeln auswählen muss, dauert das ja einen ganzen Tag.

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Was ist mit "Selection by angle" statt "individually"?

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Ach du heilige.
Man merkt, dass Montag ist....

Vielen Dank für die schnelle Hilfe

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Ich bräuchte, wenn möglich, nochmal eure Hilfe...

Ich bin gerade bei der mechanischen Analyse des Abschreckvorgangs. Die Chronologie der Simulationen sieht bisher wie folgt aus:

1. thermische Analyse: Aufheizen
2. mechanische Analyse: Aufheizen
3. thermische Analyse: Abschrecken (hier habe ich die deformierten Ringe aus der mechanischen Analyse als ODB eingeladen)
4. mechanische Analyse: Abschrecken

Ich habe bei der Simulation des Abschreckvorgangs einen Initial State eingefügt und auf den Job der mechanischen Analyse des Aufheizens bezogen, um die entstandenen Spannungen beim Aufheizen einzuladen. Außerdem habe ich ein Predefined Field mit den Temperaturen der thermischen Analyse des Aufheizens als Result eingeladen.

Im Step-1 habe ich dann die Temperaturverteilung des Abschreckvorgangs (aus Simulation 3) eingeladen. Außerdem noch die Gravity und Kontaktbedingungen.

Wenn ich den Job starten will erscheint folgender Fehler:

Zitat:

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ERROR in job messaging system: Error in connection to analysis
Error in job mech_abschrecken: The executable pre.exe aborted with system error code 1073741819. Please check the .dat, .msg, and .sta files for error messages if the files exist.  If there are no error messages and you cannot resolve the problem, please run the command "abaqus job=support information=support" to report and save your system information.  Use the same command to run Abaqus that you used when the problem occurred.  Please contact your local Abaqus support office and send them the input file, the file support.log which you just created, the executable name, and the error code.
Job mech_abschrecken aborted due to errors.

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Habt ihr eine Ahnung woran das liegt? Bin total überfragt..

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So ein Error Code kann ein Fehler im Programm sein. Ich würde die neueste Abaqus-Version installieren und die Jobs mal dort abschicken. Evtl. ist da das Problem behoben.

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Sobald ich den Initial State surpresse, funktioniert der Job aber. Scheint also damit ein Problem zu geben...
Habe ich noch andere Möglichkeiten die Eigenspannungen des Jobs "Aufheizen" auf in das Modell "Abschrecken" zu übertragen?

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*Map Solution

Aber die Installation einen neuen Abaqus-Version dürfte einfacher sein.

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Könnte mir jemand einen Tipp geben wie ich den Umfang im Post Processor ausgeben kann?

Ich möchte nämlich den Umfang vor der Wärmebehandung (runder Ring) mit dem Umfang nach der Wärmebehandlung (unrunder Ring) vergleichen. Dieser müsste nämlich identisch sein.

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Hat niemand eine Idee wie ich den Umfang einer Ring Kante auslesen kann?

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