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Autor Thema:   Thermomechanische Schweißsimulation (1587 mal gelesen)
  
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pala
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VerformunginderFugezone.PNG


Load-Modul.PNG

 
Hallo,
ich bin neu hier und hoffe, dass ich hier Hilfe finde...
Ich befasse mich mit dem Laserschweißen von Kunststoffen und simuliere derzeit den Prozess thermomechanisch. Dabei wird in einem Körper jeweils eine Concentrated Force aufgebracht. Als Randbedingun wird ein Displacement (Fügeweg), eine Fest- und Loslagerung sowie ein Druck aufgebracht. Meine Simulation läuft soweit gut und konvergiert auch. Da es sich um Kunststoff handelt kommt es in dem Bauteil an der Stelle, wie gewollt, zu einern starken Erhitzung des Bauteil und dadurch zu einer Verformung des Netzes. Da meine Wärmequellen in diesem Bereich auf den Knoten liegen, stelle ich mir die Frage, ob sich diese mit der Verzerrung mitbewegen oder an der ursprünglichen Stellen stehen bleiben? Falls sie sich, wovon ich ausgehe, sich mitnewegen, gibt es eine Möglichkeit dies zu verhindern? Durch die starke Verschiebung der Wärmnequelle wird sonst die einegebene Energy (Laserstrahl) verfälscht.
Vielen Dank bereits!
Grüße
pala

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Ralph Grueninger
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Berechnungsingenieur (M.Sc. Mathematik)

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Registriert: 12.01.2016

Preprocessor: ANSA, LS-PREPOST, Abaqus CAE
Solver: LS-DYNA, Abaqus
Postprocessor: META, LS-PREPOST, Abaqus CAE
Themen: Laserschweissprozesse, Einspannprozesse

erstellt am: 13. Jan. 2016 14:21    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 pala 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo,

Sie könnten z.B. die Trajektorienpunkte duplizieren, zwischen diesen
"Rigid Beams" konstruieren (einfach, dass Elemente diese verbinden) und die Wärmequelle dann über die "neuen Punkte" laufen lassen.

Grüße

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pala88
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erstellt am: 13. Jan. 2016 14:41    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 pala 10 Unities + Antwort hilfreich

Vielen Dank erstmal für Ihre Antwort!
Ich muss zu geben, dass Ihre Antwort logisch klingt, jedoch tu ich mich sehr schwer sie umzusetzen. Wie könnte ich die Punkte duplizieren? Und dann werden sie festgelagert und ich gebe auf sie die Wärmquellen auf?
Danke nochmals!

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pala88
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Ich würde mich freuen, wenn mir jemand bei meiner Problemstellung nochmals kurz Hilfe geben könnte.

Danke und Grüße

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Mustaine
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erstellt am: 15. Jan. 2016 11:22    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 pala 10 Unities + Antwort hilfreich

Ich sehe nur zwei Optionen:

1. Kontakt
Du erstellst eine dummy-Fläche und positionierst sie an die entsprechende Stelle. Dann erstellst du einen Kontakt zu deinem Körper, wobei du auch therm. Eigenschaften definierst. Die Option "No Separation" könnte auch sinnvoll sein. Der Fläche gibst du eine gewisse Temperatur und bekommst somit eine räumlich feste Heizquelle.


2. Unterroutine UAMP
Du könntest mit COORD die Koordinaten der Knoten als Sensor definieren und dann in Abhängigkeit davon in der UAMP die Last vorgeben.

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pala88
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erstellt am: 15. Jan. 2016 15:33    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 pala 10 Unities + Antwort hilfreich

Welche Kontaktbedingugen würde ich dazu auswählen? Habe leider noch nie mit Kontaktproblemen gearbeitet. Bei der Kontakteigenschaften, gebe ich dann nur die Wärmeleitung über den Temperaturverlauf an? Was ist genau mit Clearance gemeint? Verknüpfe ich die zwei 2D-Flächen dann mit Surface to Surface oder General Surface? Ich muss zugeben, dass ich bei den Kontaktproblemen leider gar nicht weiß, was ich wie annehmen soll...

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pala88
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erstellt am: 15. Jan. 2016 15:35    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 pala 10 Unities + Antwort hilfreich

Ach noch zur Ergänzung bei meiner Wärmequelle handelt es sich um einen Laser. Daher erwärmt sich die Fläche nach und nach. Damit kann ich doch keine konstante Temperatur in der Dummyfläche annehmen oder?
Danke und Grüße

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Stoli
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Berechnungsingenieur


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erstellt am: 15. Jan. 2016 15:42    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 pala 10 Unities + Antwort hilfreich

Als weitere Alternative:

Falls Fortran verfügbar ist & du etwas Zeit in die Programmierung stecken möchtest --> DFLUX Subroutine. Diese kann man beliebig definieren.

Grüße,
Stoli

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pala88
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erstellt am: 15. Jan. 2016 16:28    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 pala 10 Unities + Antwort hilfreich

Mit Fortran habe ich gar keine Erfahrungen und kenne ich mich gar nicht aus....
Bewegen sich denn die definierten Wärmequellen mit den Knoten bei der Verzerrunngen mit oder bleiben sie auf der Startposition?
Danke und Grüße

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Mustaine
Ehrenmitglied V.I.P. h.c.



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erstellt am: 15. Jan. 2016 17:58    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 pala 10 Unities + Antwort hilfreich

Bei einer DFLUX bekommst du z.B. die Koordinaten deiner Knoten und kannst in Abhängigkeit davon steuern, ob sie nun eine Last haben sollen.


Bzgl. Kontakt:
Du könntest mit der Last ja die dummy-Fläche erwärmen und diese gibt ungehindert ihre Energie an das eigentliche Bauteil weiter. Das solltest du einem einfachen Beispiel mal austesten.
Wenn du erstmal ohne Verformungen arbeitest, kannst du es mit den Ergebnissen einer direkt aufgebrachten Last vergleichen.

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pala
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erstellt am: 15. Jan. 2016 21:54    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

Okay, so habe ich es mittlerweile auch probiert. Ich habe aber Problem mit den Kontaktbeziehungen... Kann ich die Netze im Assembly übereinander legen? Und wenn ja, was für Kontaktbedingungen würdest wählen und welche Contact Properties? Würde mich freuen, wenn du mir Anfänger da weiter helfen könntest.
Danke nochmal und Grüße

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Mustaine
Ehrenmitglied V.I.P. h.c.



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erstellt am: 18. Jan. 2016 17:44    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 pala 10 Unities + Antwort hilfreich

Ganz normaler Surface-to-Surface-Kontakt und den adjust-Parameter auf einen kleinen Wert setzen.
Beim Verhalten dann No Separation aktivieren und die thermischen Eigenschaft vorgeben.

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pala88
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erstellt am: 20. Feb. 2016 09:41    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 pala 10 Unities + Antwort hilfreich

Den Aufbau mit einem starren Element als Wärmequelle habe ich nun erfolgreich hinbekommen. Jetzt taucht bei mir eine weitere Frage auf. Dafür nochmals DANKE für die guten Tipps!
Jetzt habe ich aber gleich eine neue fragen: In meiner Simulation werden große Verschiebungen (Bauteilabmaße: 3 mm) von bis zu 1 mm aufgebracht. Durch die Verschiebung werden in meinem Fügebereich durch Loslaserung die Elemente extrem verzerrt. Gibt es dabei eine minimale Elementgröße die ich nutzen kann, da mit immer kleineren Elementen die Verzerrung der Elementform immer extremer wird.

Vielen Dank bereits für eure Mühen! 

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pala88
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erstellt am: 20. Feb. 2016 13:38    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 pala 10 Unities + Antwort hilfreich

Würde ein Remshing für die einzelnen Steps dafür sorgen, dass die Elemente nicht mehr so stark verzerrt sind und damit die Simulation durchläuft?

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pala88
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erstellt am: 22. Feb. 2016 14:27    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 pala 10 Unities + Antwort hilfreich

Hat eventuell jemand eine Idee für meine gestellte Frage?
Wäre sehr nett!

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Mustaine
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erstellt am: 23. Feb. 2016 15:54    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 pala 10 Unities + Antwort hilfreich

Adaptive Meshing oder *Map Solution probieren.

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pala88
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Danke für die Antwort. Ich habe mittlerweile ein adaptives Netz erzeugt und damit die hohen Verzerrungen verringert. Jetzt habe ich aber ein neues Problem... Da ich beim Kunststoffschweißen ein sehr starkes Fließen habe, bekomme ich folgende Fehlermeldung:
The strain increment has exceeded fifty times the strain to cause first yield at 232 points
Die Rechnung konvergiert dabei ebenfalls nicht und ich gehe davon aus, dass es aufgrund des starken Fließens des Materials ist. Gibt es eine Möglichkeit dies zu reduzieren bzw zu umgehen?
Vielen Dank nochmals für Ihre Hilfe!

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pala88
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Könnte ich die .inp-Datei mal hochladen und wäre dann jemand bereit sich das Ganze mal anzugucken, um einen möglichen Fehler für mein Konvergenz-Problem zu finden? Das wäre sehr nett, da ich einfach nicht mehr weiter komme.

[Diese Nachricht wurde von pala88 am 24. Feb. 2016 editiert.]

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Mustaine
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Ich vermute mal, dass die maximal vorgegebene Mises-Spannung überschritten ist, womit man eine horizontale Spannung-Dehnung-Kurve hat oder dass die Kurve sehr flach vorgegeben ist.

Prüf' das mal. Falls es das nicht ist, kann ich mal einen Blick drauf werfen. Viel Zeit kann ich momentan aber nicht investieren.

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pala88
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erstellt am: 25. Feb. 2016 12:36    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 pala 10 Unities + Antwort hilfreich

Durch die hohen Temperaturen ist die Fließspannung (Spannungs-Dehnung) in einer waagerechten. Da dies der Realität entspricht würde ich es ungern ändern. Was meinst du mit der vorgegebenen von-Mises Spannung? Wird ein Wert iwo angegeben oder meinst du den berechnetetn Wert und das aus dem Materialverhalten resultierende Fließen?

[Diese Nachricht wurde von pala88 am 25. Feb. 2016 editiert.]

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Mustaine
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erstellt am: 25. Feb. 2016 13:05    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 pala 10 Unities + Antwort hilfreich

Wenn du in der Waagerechten der vorgegebenen Spannung-Dehnungkurve bist, hast du ein Problem. Es wird der nächste Anteil der Last aufgebracht, aber durch die Waagerechte kann keine entsprechend anwachsende Gegenkraft (Spannung) berechnet werden. Wenn dann nicht durch Lastumlagerung ein anderer Bereich der Struktur die Last aufnimmt, war es das mit der Konvergenz.


Mises-Spannung:
Sowohl in der Vorgabe der Fließkurve als auch im Fließgesetz wird mit der Mises-Spannung gearbeitet.

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pala
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erstellt am: 25. Feb. 2016 19:23    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

Bei einer gezielten Vernetzung konvergiert das Modell auch. Wenn ich das Netz jedoch verfeiner, um genauere Ergebnisse zu bekommen, konvergiert es nicht mehr. Woran kann das liegen?

[Diese Nachricht wurde von pala am 25. Feb. 2016 editiert.]

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Stoli
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Das hat damit zu tun, dass ein grobes FE-Netz die Spannungen nicht so genau darstellen kann, wie ein sehr feines. Womöglich bist du bei deiner Simulation genau in dem Bereich, dass das grobe FE-Netz deine Spannungen unterhalb der Fließgrenze darstellt -> Berechnung konvergiert. Wird dein Netz nun verfeinert und somit die Diskretisierung erhöht, können die höheren Spannungen dargestellt werden und das Material fließt, aufgrund deiner Materialkurve.

Hierzu das Stichwort "Netzkonvergenz" in der FEM.

Grüße,
Stoli

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pala
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Danke für die Antwort!
Gibt es denn eine Möglichkeit, wie ich trotz des Fließens bei einem feinen Netz Konvergenz erreiche?

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pala88
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Job-21.txt

 
Ich habe die .inp-Datei mal angehangen. Die Datei müsste noch umgenannt werden. Wäre nett, wenn sich das mal jemand mit dutlich mehr Ahnung angucken könnte... Danke!

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pala88
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erstellt am: 26. Feb. 2016 15:34    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 pala 10 Unities + Antwort hilfreich

Habe jetzt noch ein bisschen weiter gesucht und probiert und dabei eine weiter Frage bekommen:
Wäre es möglich das elastische Verhalten nur bis zu einer bestimmten Temperatur zu bestimmen und anschließend einfach ein viskoses (newton'sch) zu definieren? Das wäre glaube ich fast die beste Lösung für mein Problem. Nichts desto trotz kann es auch gut sein, dass ein Fehler in meinem Modell ist und es auch so klappt.

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pala88
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erstellt am: 29. Feb. 2016 18:13    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 pala 10 Unities + Antwort hilfreich

Könnte man beispielsweise die Materialdaten (spannungs-Dehnungsdiagramm) so anpassen, dass man nach dem zwischenzeitlichen Fließen der Spannung einen künstlichen Anstieg vorsieht und so zu einer Konvergenz kommt?

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Stoli
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erstellt am: 01. Mrz. 2016 06:43    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 pala 10 Unities + Antwort hilfreich

Es sind wohl einige Fragestellungen noch offen.
Ich würde grundsätzlich anders an das Problem rangehen. Hast du im ersten Schritt versucht alle Nichtlinearitäten zu streichen, d.h. Material, Kontakt & NLGEOM. Stattdessen mit einem Linearen Material arbeiten, Tie-Kontakt und kleinen Verschiebungen. Dann erst allmählich die Nichtlinearitäten hinzufügen.

In deinem Fall wohl die Materialkurven zum Schluss, sobald die anderen Simulation stabil laufen.

Grüße,
Patrick

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pala88
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Würdest du das Material dann erst mit einem anderen Material aufbauen und nach und nach die einzelnen Eigenschaften einbauen oder wie ist das gemeint?
Den Kontakt erst komplett vermeiden und NLGEOM auf off oder wie ist das gemeint? Habe bis jetzt leider ein solch komplexes Modell noch nie aufgebaut.

[Diese Nachricht wurde von pala88 am 01. Mrz. 2016 editiert.]

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Stoli
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Genau das ist das Problem, Du hast noch nie so ein komplexes Modell aufgebaut.
NLGEOM = große Verschiebungen, sprich nichtlinear

--> einfach NLGEOM = NO setzen für den ersten Schuss

Ich würde Anfangs ein lineares Material hernehmen und dann eventuell ein bilineares und letztendlich eine Kurve. So siehst Du, wo sich evtl. ein Fehler versteckt bzw. Abaqus/Standard für deine Problemstellung nicht ganz geeignet ist.
Ein fließender Kunststoff, ich weiß nicht, ob ich mich da ohne Weiteres herantrauen würde.

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pala88
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Also sobald ich die FLießspannungskurve aus den Materialdaten löschen läuft das Modell wunderbar. Demnach müsse es ja an dem starken Fließen des Materials liegen richtig? Dann wäre es am besten zunächst eine lineare Fließkurve zu erstellen und diese dann Stück für Stück umzubauen bis die Simulation nicht mehr gut läuft, richtig?

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