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  Shell Offset Definition - keine Auswirkungen?

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Autor Thema:   Shell Offset Definition - keine Auswirkungen? (679 mal gelesen)
Avrojet
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erstellt am: 29. Aug. 2016 14:54    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

Hallo,

Ich habe ein einfaches Rohr unter Zug modelliert und bin dabei die Auswirkungen der Shell Offset Defintion zu untersuchen.

Lastfall:
Belastung über Kinematik Coupling über mittigen Reference Point unter Zug an einem Ende. Das andere Ende ist eingespannt (alle Freiheitsgrade = gesperrt). F= 1000N

Fall 1: Rohr Außendurchmesser 30mm, Wandstärke 3 mm, Innendurchmesser 24mm
Shell Offset = Middle Surface  (Shell über Kreis-Extrusion mit Radius 13.5mm definiert)
Ergebnis stimmt mit Handrechnung (Sigma11 = F/A) überein.


Fall 2: Rohr Außendurchmesser 30mm, Wandstärke 3 mm, Innendurchmesser 24mm
Shell Offset = Top Surface  (Shell über Kreis-Extrusion mit Radius 15mm definiert)
Ergebnis stimmt nicht mit vorheriger Rechnung überein.

Das heißt bei der Berechnung hatte die Änderung der Shell Offset Definition keine Auswirkungen. Lässt man die Skizze gleich (13,5mm) und ändert nur den Shell Offset, so sollte sich ja der Flächeninhalt des Rohrprofils verändert. Doch an den Ergebnissen ändert sich nichts.

Graphisch sieht man die Auswirkung über die "render shell thickness" option.

Eine Änderung der Shell Thickness verändert das Ergebnis wie erwartet. Nur der Offset funktioniert nicht so wie ich mir das vorgestellt habe.

Einen ähnlichen Thread habe ich hier gefunden:
http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum254/HTML/003139.shtml

Das heißt wenn ich ein Modell mit Schalenelementen aufstelle, wobei die Schalenfläche nicht der tatsächlichen Mittelfläche entspricht, sind meine Ergebnisse schonmal mit einem Fehler behaftet?
Was ist der Sinn des Shell Offsets?

Gruß

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Pam Crash
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erstellt am: 29. Aug. 2016 16:49    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 Avrojet 10 Unities + Antwort hilfreich

Welchen Elementtyp hast Du für die Tests verwendet?

------------------
Pam

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Avrojet
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erstellt am: 29. Aug. 2016 17:02    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

Ich habs mit S8R und S4R versucht. Bei beiden Elementtypen tritt das Phänomen auf.
Ich habs eben nochmal versucht und nur den offset von middle surface auf top surface verändert. Die Ergebnisse blieben gleich. Zwischen den Ergebnissen der beiden Elementtypen ist nur ein ganz unwesentlicher Unterschied.

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Pam Crash
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erstellt am: 29. Aug. 2016 19:01    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 Nur für Avrojet 10 Unities + Antwort hilfreich

Die Überlegung war, dass bei Verwendung eines gekrümmten Elements zweiter Ordnung (S8) ein korrekter Offset zu einer Vergrößerung (bzw. Verkleinerung) der Elementfläche führen müsste. Es würde dann die von Dir erhoffte Querschnittsflächenänderung eintreten. Dein Test zeigt, es funktioniert nicht.

Also: Die Querschnittsfläche eines Elements ändert sich durch den Offset nicht, nur ihre Position. Der Offset geschieht elementweise, und das einzelne Element hat, salopp gesagt, keine Ahnung, dass es Teile eines Rohrsegments ist.

Zwingend ändern sollten sich allerdings Biegesteifigkeiten Deiner Rohre ....

------------------
Pam

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Avrojet
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erstellt am: 29. Aug. 2016 23:10    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


VergleichShellOffset.jpg

 
Ich habe das mal unter Biegung untersucht und die vorigen Ergebnisse zusammengetragen, siehe Screenshot.

Unter Biegung ist der Unterschied der Durchbiegung geringer als gedacht, da die radiale Position der Elemente einen größeren Einfluss hat als ihre Querschnittsfläche, wie du eben meintest.
Allerdings sind die Spannungen nicht wirklich zu gebrauchen. Gibts hier eine Möglichkeit noch etwas zu verbessern?

Fazit: Möglichst immer Schalenstrukturen mittels Mittelfläche modellieren. Vor allem wenn die Strukturen auf Zug/Druck in der Schalenebene belastet werden.
Andere Meinung?

Damit ist der Shell-Offset leider nicht so nützlich wie gedacht.

[Diese Nachricht wurde von Avrojet am 29. Aug. 2016 editiert.]

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Pam Crash
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Kannst Du die Input Datei des Rohrmodells hochladen?

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Pam

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erstellt am: 30. Aug. 2016 09:22    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


shell_tube_isotropic.txt

 
Klar, das Input file ist angehängt. shell_tube_isotropic.txt

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Pam Crash
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erstellt am: 30. Aug. 2016 15:43    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 Avrojet 10 Unities + Antwort hilfreich

Modell ist ok. Man könnte noch versuchen die behinderte Querdehnung an den beiden Enden  aufzulösen ...

Aus meiner Sicht ist die Offset-Funktion gut. Man kann z.B. die Innenfläche einer CAD-Geomtrie vernetzen und mit offset verschieben. Dies geht i.d.R. schneller als die Mittelflächenableitung.Dieser Komfort- und Geschwindigkeitsgewinn ist dann eben mit leichten Abstrichen bei der Präzision zu bezahlen.

------------------
Pam

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Avrojet
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erstellt am: 30. Aug. 2016 16:46    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

Ja, die Einspannung und die Lasteinleitung könnte man noch verbessern.

Der Sinn hinter der Untersuchung war zu sehen, ob es große Unterschiede in der Modellierung des Rohrs aus Balken-, Schalen- und Solid-Elementen gibt.

Ich will einige Stabwerkstrukturen (u.a. auch aus CFK-Rohren) berechnen und würde dann auch die Geometrie aus CAD-Daten ableiten. Wenn ich Shell-Elemente einsetze, dann werde ich möglichst die Volumengeometrie direkt mit den Abmessungen der Mittelfläche generieren, diese Geometrie in eine Schale umwandeln und dann die Schale als Mittelfläche vernetzen.

Danke für deine Unterstützung, Pam! 

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