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Hallo zusammen,

in einer dynamischen Simulation möchte ich auf eine "Scheibe" verschiedene Effekte testen. Mein Problem ist nun die Lagerung. Die Scheibe verfügt über ein Fest- und ein Loslager. Die Definition der Freiheitsgrade bezieht sich ja immer auf Knoten, also wenn ich das Festlager definieren möchte kann nur die Verschiebung entlang der Scheibenmittelachse sperren, die anderen zwei Translationen muss ich offen lassen, da ich sonst die Rotation verhindere. Da meine Scheibe aber eine Unwucht besitzt fängt diese an in radiale Richtung zu "wandern". Wie kann ich das verhindern?
Beim Loslager habe ich mal versucht einen Referenzpunkt zu lagern (Freiheitsgrad um Drehachse, alles andere gesperrt) und dann diesen mit einer Coupling (Continuum distributing) mit der Fläche verbunden.
Im Prinzip möchte ich erreichen, dass an beiden Lagerflächen die Verschiebung in radialer Richtung nicht möglich ist, sondern ausschließlich die Drehung um die Mittelachse. Zudem soll das Loslager entlang der Mittelachse verschiebbar sein.

Kann mir da jemand weiterhelfen?

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Lade mal eine Skizze oder Screenshot mit dem Bauteil und ggf. weiteren Hinweisen hoch. Dann fällt es leichter das Problem zu verstehen und entsprechend zu helfen.

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Cad.de_1.PNG

Hallo Mustaine

Also das Bild ist eine Vereinfachung. Im Grunde genommen habe ich links und rechts zwei Kugellager (Reibung soll mit beachtet werden), von dem eines das Festlager und eines das Loslager ist. Da am rotierenden Bauteil Unwuchten auftreten ist es zwingend erforderlich, dass das Bauteil nicht in radiale Richtung "abhauen" kann, sondern dass die Achse fest gelagert ist. Ich habe da schon mit Connectoren, BCs, Couplings usw. rumprobiert aber irgendwie bin ich noch auf keinen grünen Zweig gekommen. Letztens habe ich mit zwei starre Schalen, die die Lager darstellen sollen, versucht das Problem zu lösen, aber ich kam nie auf ein Ergebnis. Wäre super wenn mir da weiterhelfen könntest. Danke

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Mhhh, wenn ich das richtig verstehe, ist das Ganze nicht schwer und du hattest auch schon einen richtigen Ansatz.

Variante 1:
Du legst pro Lagerstelle einen Steuerknoten auf die Drehachse und koppelst (Coupling) jeweils die Flächen an diesen. Am RefNode des Festlagers sperrst du alle Translationen und am RefNode des Loslager nur die beiden radialen Translationen.

Variante 2:
Du legst ein zyl. Koordinatensystem auf die Drehachse. An der Fläche des Festlager erstellst du eine Randbedingung, referenzierst dabei auf das zyl. Koordinatensystem und sperrst die radial (1) und axiale (3) Richtung. Am Loslager machst du dasselbe, sperrst aber nur die radiale Verschiebung.

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Danke schon mal für deine Antwort.

Ah ok. Ja das hatte ich schon, nur dann habe ich die Rechenzeit der Variante 1 verglichen mit der wenn ich nur eine BC (Lagerung war zwar nicht ganz korrekt) definiert habe und da hat Variante ca 25% länger gedauert und dann dachte ich es geht noch irgendwie besser. Also sind die beiden Varianten die einfachsten und von der Rechenzeit her die schnellsten? Was ist denn mit den Connectoren usw., dort kann ich doch bestimmt auch eine Lagerung definieren oder nicht? Ist eine solche Definition vllt sinnvoller?

Nochmal kurz zur Reibung. Ich habe die Reibung jetzt einfach so modelliert, indem ich ein Moment gegen die Drehrichtung an den Lagerflächen aufbringe. Mit der Amplitude kann ich das Reibmoment zeitabhängig machen. Gibt es aber eine Möglichkeit das Moment drehzahlabhängig zu modellieren?

Danke und schönen Tag noch.

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Ach ja, etwas habe ich vergessen zu fragen. Ich mache eine dynamische Simulation, das heißt es treten auch Fliehkräfte auf. Können sich die Lagerstellen/Lagerflächen aufweiten wenn ich sie mit einer Coupling versehe. Wenn die Fläche sonst fest ist, dann generiere ich schon einen Fehler, denn dann kann ist dort die Verschiebung null. Angesichts sehr hoher Drehzahlen (ca. 30.000 U/min) ein wichtiger Effekt.

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Bei der Variante mit BC im zyl. System und einem Kinematic Coupling nimmst du DOF aus dem System. Das sollte also positiv bzgl. Rechenzeit sein. Bei einem Distributed Coupling werden keine DOF eliminiert und müssen zusätzlich noch die Gleichgewichte in den Constrains geprüft werden. Das erhöht den Rechenaufwand und auch die Bandbreite des Gleichungssystems.

Die Reibung über ein Moment auf den Flächen funktioniert nicht. Knoten an Solids haben keine rotatorischen DOF. Insofern bewirkt ein Moment auch nichts. Und selbst wenn es wirken würde, würde es pro Knoten agieren. Der Knoten würde sich also um sich selbst drehen wollen.

Wenn du mit Couplings arbeitest, kannst du das Moment am Steuerknoten aufgeben. Wenn es Geschwindigkeitsabhängig sein soll, kannst das über eine UAMP programmieren oder über einen Connector mit nichtlinearer Dämpfung am Steuerknoten modellieren.

Wenn du ohne Couplings arbeitest, müsst du eine Gegenkraft über tangentielle Surface Traction an den Lagerstellen definieren. Die Geschwindigkeitsabhängigkeit geht dann aber nur über eine UAMP.

Wenn du die radiale Verschiebung freilassen möchtest, stellt sich die Thematik bzgl. Lagerung ganz neu. Das geht nicht mit den erklärten Methoden. Da müsstest du erstmal überlegen, wie du das Bauteil radial so lagerst, dass es sich aufweiten kann, aber ohne dass es Starrkörperbewegungen gibt. Ich empfehle hierbei wieder an die Realität zu denken und wie da die Situation ist. Davon ausgehen kann man dann überlegen, wie man sowas modelliert.

[Diese Nachricht wurde von Mustaine am 11. Feb. 2015 editiert.]

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Ich habe jetzt an dem vereinfachten Modell das mit der Lagerung versucht und es funktioniert. Zu den Couplingeigenschaften aber folgendes: Ich habe die kinematische und die distributing Bedingung versucht und mit der distributing Bedingung war die Simulation um einiges schneller. Aber das nur so am Rande.

Das Reibungsmoment habe ich mit einer Coupling auf die Fläche aufgebracht und das funktioniert relativ gut. Wenn ich aber eine Dämpfung modellieren möchte ist mir nicht ganz klar wie ich das dann verknüpfe, insofern ich das muss. Denn die Dämpfung definiere ich doch unter Connector Sections, aber wie geht es dann weiter? Oder wars das?

Vielleicht habe ich mich bei der Aufweitung an den Lagerstellen nicht richtig ausgedrückt. In erster Linie soll an besagten Stellen das Bauteil in radialer Richtung festgehalten werden, sodass keine Translationen des Bauteiles möglich sind. Gleichzeitig sollte aber eben an den Lagerstellen eine radiale Aufweitung möglich sein, um die Realität besser abzubilden. Das gilt vor allem für das Loslager. Eigentlich ist an dieser Stelle nicht direkt das Loslager sondern nochmals ein Bauteil angehängt, das genau an der Lagerstelle zentriert ist, und dieses Bauteil wird dann erst gelagert. Also verhindert dieses zusätzliche Bauteil zwar die radialen Auslenkungen, aber gleichzeitig weitet es sich durch die Drehzahl auch auf. Das Spannungsbild ist also anders, ist aber schwierig abzuschätzen wie groß der Unterschied ist.

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Cad.de_2.PNG

Ich habe eine Abbildung dazu gefunden die das Phänomen des radialen Aufweitens gut veranschaulicht. Anders als beim festhalten der Loslagerflächen, was zu einer radialen Spannung führt, führt die radiale Aufweitung zu eine Spannung in Theta-Richtung (im Zylinderkoordinatensyst.). Ich habe jetzt einfach ein Scheibe gezeichnet mit dem gleichen Durchmesser, klebe die an die Lagerfläche und lagere dann die Scheibe. Die Scheibe verhindert so das "eiern" des Bauteils, erlaubt aber gleichzeitig das aufweiten. Dadurch ist der Spannungseffekt richtig dargestellt und diese Aufgabe gelöst. Danke für die Tipps. 

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Input-File.txt

Servus zusammen. Ich dachte eigentlich ich habe mein Modell jetzt hinbekommen, es gibt aber immer noch Probleme und ich vermute es ist die Lagerung. Denn das Bauteil dreht sich nicht so wie es unter diesen Kräften sollte. Kurz zur Lagerung. Habe die Fest- und Loslagerung (Bild weiter oben) so modelliert wie ihr mir geraten habt. Sprich ich habe den RP gegen alle Translationen gesperrt und diesen dann mit einer Constraint (structural distributing) mit der Lagerfläche verbunden. Bei der Loslagerung habe ich entsprechend nur zwei Translationen gesperrt. Aber das Bauteil kann sich nicht drehen. Warum? Kann mir da jemand helfen?
Es hat sich schon mal schön gedreht, allerdings mit einer einfachen und nicht ganz realen Lagerung. Damals habe ich nur die Fläche angewählt und für das Festlager die Richtung der Rotationsachse gesperrt und die Rotationen und dann hats funktioniert.

Wäre super wenn mir hier jemand helfen könnte  P.S.:Ich hänge mal meine Input-File an!

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Wenn eine Lagerung die Bewegung verhindert, solltest du mal schauen wo die Reaktionskräfte/-momente ansteigen, dann hast du deinen Schuldigen.

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