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  Modelleriung von Einschlüssen in Gusswerkstoffen

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Autor Thema:   Modelleriung von Einschlüssen in Gusswerkstoffen (846 mal gelesen)
MWicke90
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erstellt am: 11. Mrz. 2016 14:25    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

Hallo liebe Gemeinde,

ich möchte Einschlüsse in Gusswerkstoffen, welche mit Hilfe eines Computertomographen digitalisiert wurden, simulieren. Zunächst soll jeder Einschluss einzeln per Submodelltechnik analysiert werden, d.h. es wird ein zylindrisches Volumen mit Kugel in der Mitte als Globalmodell berechnet, anschließend die Zylinderflächen zur Erstellung des Submodells entfernt und der Einschluss in die Kugel eingebettet. Hintergrund für die Verwendung der Kugel ist, dass der Einschluss später beliebig rotiert werden soll und ich mir so eine ständige Neuvernetzung und damit verbunden Konvergenzanalyse erspare.
Ich habe mich bereits in diesem und diversen anderen Foren nach der korrekten Vorgehensweise informiert jedoch bin ich unschlüssig, welche der gefundenen Methoden nun die sinnvollste ist:

1) Einschluss und Kugel auf Part Ebene zunächst separate Materialien und Sectionen zugeweisen. Die Einschlussgeometrie per Cut aus der Kugel ausschneiden, anschließend per Merge den Einschluss als neue Instance einfügen und mittels Tie den Kontakt herstellen.

2) Ein merged Assembly mit retaining Boundaries erstellen, so dass die neue Instance aus einem Part mit zwei Materialien / Sectionen besteht. Problematisch hierbei ist, dass die Section der Kugel die des Einschlusses quasi "überdeckt" oder sehe ich dies falsch?

3) Ein merged Assembly mit retaining Boundaries erstellen, aber die Materialien nach der Vernetzung gewissen Elementen zuweisen.

Welche dieser Möglichkeiten haltet ihr für sinnvoll bzw. gibt es evtl noch eine elegantere Vorgehensweise?
Ich freue mich auf Rückmeldungen.

Gruß Marcel

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Mustaine
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erstellt am: 13. Mrz. 2016 22:24    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 MWicke90 10 Unities + Antwort hilfreich

Wenn das merge mit retained boundaries funktioniert, ist die Sache doch klar. Also Variante 2.
Und natürlich kann man der Zelle im Inneren eine andere Section zuweisen wie der Zelle außen rum.

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MWicke90
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erstellt am: 14. Mrz. 2016 10:01    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

Vielen Dank für deine Antwort, Mustaine! Ich werde meine Einschlüsse mit Varainte 2 modellieren.

Kurze Frage noch bzgl. meiner Vorgehensweise mit der Submodelltechnik:
Ich simuliere als globales Modell quasi einen homogenen Zylinder ohne Einschluss (nur Kugel in Mitte). Zur Erstellung des Submodells entferne ich dann die Zylinderflächen und füge meinen Einschluss in die Kugel ein. Ist diese Vorgehensweise plausibel oder macht es mehr Sinn, den Einschluss schon im Globalmodell zu haben?
Ich hatte beide Methoden an einer Pore getestet und mit ersterer Variante schnellere Rechenzeiten erreicht. Arbeite jedoch leider erst seit Kurzem mit Submodellen und bin auf diesem Gebiet noch etwas unerfahren, daher bin ich mir etwas unschlüssig, ob erstere Variante grundsätzlich OK ist.

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Mustaine
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erstellt am: 14. Mrz. 2016 12:54    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 MWicke90 10 Unities + Antwort hilfreich

Die klassische Submodelltechnik ist solange ok, solange sich durch die Änderung die Steifigkeit der Struktur nicht ändert. D.h. das Submodell ist genauso steif wie dieser Bereich im globalen Modell.

Falls das nicht der Fall, kann man sich an der Surface-based Submodelltechnik probieren. Hier werden die Schnittkräfte übergeben.

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MWicke90
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erstellt am: 14. Mrz. 2016 16:53    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

Das bedeutet dann also, dass die klassiche node-based Submodelltechnik für meine Problemstellung nicht geeignet ist - speziell bei den Untersuchungen mit Poren. Da ich das globale Modell ohne Pore rechne und diese erst im Submodell einfüge bzw. das Submodell auch noch um den Ursprung drehe, ändert sich meines Verständnisses nach die Steifigkeit der Struktur oder interpretiere ich das falsch? Ich habe die Pore damals vergleichsweise mit und ohne Submodell berechnet, bekam hier jedoch annähernd identische Ergebnisse (aber deutlich längere Rechnenzeiten ohne Submodelltechnik).

Mein Ansatzpunkt für die Verwendung der Submodelltechnik war, dass ich die Randbedingungen nach Rotation des Submodells mit Pore / Einschluss einfach auf die Kugel übertragen kann und mir zudem die ständige Neuvernetzung erspare. Ziel soll es sein, den Einfluss der Last und Defektmorphologie auf die Spannungsverteilung zu untersuchen. Das globale Modell dient also quasi nur dazu, dass die einachsige Zugbeanspruchung immer auf die gewünschten Knoten der Kugel aufgebracht wird. Hast du hier eventuell noch eine andere Idee, wie dies eleganter zu realisieren ist?

Die surface-based Variante wurde ich jedoch auch mal testen, da diese meiner Zielsetzung wohl etwas näher kommt.   

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erstellt am: 18. Mrz. 2016 10:28    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


Warnings.JPG

 
Um nochmals auf meine Eingangsfrage zurückzukommen:
Ich habe die Problemstellung inzwischen modelliert, indem ich meinem Einschluss und Zylinder auf Part-Ebene separate Materialien zugewiesen und im Assembly-Modul per merge mit retained boundaries "verknüpft" habe, so dass meine neue Instance aus einem Part mit zwei Materialien / Sectionen bestand.
Allerdings erhalte ich beim Durchführen eines Data Checks stets etliche Warnings bzgl. TIE Contraints, welche ich prinzipiell gar nicht definiert habe (siehe Screenshot im Anhang; die 8783 Knoten in der ersten Zeile entsprechen den Knoten entlang der retained boundaries).

Die Ergebnisse sehen plausibel aus, aber muss ich aus den Warnings schlussfolgern, dass ich meine Problemstellung doch mit Variante 1 simulieren muss oder habe ich irgendetwas falsch gemacht?

[Diese Nachricht wurde von MWicke90 am 18. Mrz. 2016 editiert.]

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Mustaine
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erstellt am: 22. Mrz. 2016 13:59    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 MWicke90 10 Unities + Antwort hilfreich

Woher kommt denn die Klebung? Da gibtb es nur zwei Möglichkeiten. Entweder du hast sie im Interaction-Modul erstellt oder beim vernetzen hat dir CAE gesagt, dass er das so nicht vernetzen kann und automatisch eine Klebung eingefügt wird.


Generell: Wenn du den merge-Befehl durchgeführt hast, hast du ein neues Part erhalten. An dem solltest du im Property-Modul die Materialzuweisungen prüfen bzw. durchführen.

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MWicke90
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erstellt am: 23. Mrz. 2016 11:45    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


Modelling_Inclusion.zip

 
Ich hatte die Materialzuweisungen bisher vor dem merge Befehl durchgeführt, woher vermutlich die Verklebungen resultieren könnten.

Allerdings erhalte ich, wenn ich die Zuweisung nach dem merge Befehl mache, selbige Warnings. Mein Problem ist glaube, dass ich die section assignments über "Region" definiere und somit in meinem assignment für den Zylinder den Einschluss bereits enthalten habe. Allerdings weiß ich nicht, wie ich die Zuweisung anders durchführen kann.
Da mein .cae File zu groß ist, hänge ich dir hier mal ein schnell erstelltes Python Skript und die .igs meines Einschlusses an. Wenn du im Skripts in Zeile 49 den Pfad zu dem Einschluss änderst, sollte das Skript dir mein Modell bis auf die sections / section assignments aufbauen. Auf diese Weise sollte es einfacher sein meinen Fehler in der Vorgehensweise zu korrigieren.

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MWicke90
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erstellt am: 24. Mrz. 2016 14:57    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


Modelling_Inclusion.zip

 
Falls das mit dem Python Skript aus irgendwelchen Gründen nicht funktionieren sollte, anbei ein CAE-File meines Modells, welches bis auf die sections / section assignments und Vernetzung vollständig ist.

Die Partitionierung auf der Oberfläche des Einschlusses resultiert aus dem Reverse-Engineering Prozess. Mittels virtueller Topologie habe ich diese im CAE-File bereits modifiziert.

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Mustaine
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erstellt am: 25. Mrz. 2016 11:38    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 MWicke90 10 Unities + Antwort hilfreich

Die beiden Archive sind identisch und enthalten die .cae-Datei.

Dein zusammengesetztes Bauteil ist nicht korrekt. Wenn man im Part-Modul über Query die Part Attributes abfragt, wird nur eine Zelle gemeldet. Nach dem Merge mit Retain Boundaries müssen es aber zwei Zellen sein.

Ich habe das gerade mal gemacht - funktioniert. Dann kannst du im Property-Modul jeder Zelle eine eigene Section zuweisen und dieses Part dann im Assembly-Modul für die Berechnung verwenden.

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MWicke90
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erstellt am: 29. Mrz. 2016 09:43    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

Besten Dank Mustaine.
Funktioniert jetzt alles!

Warum beide Archive die .cae enthalten, verstehe ich gerade aber nicht. Vermutlich liegt es am identischen Name.

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