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nicht_plausibel.jpg plausibel.jpg Schnitt_Baugruppe.jpg

Hi,

Ich wollte zu einer kleinen Baugruppe eine Belastungsanalyse machen und diese mit den Ergebnissen meiner analytischen Rechnung vergleichen. Im Prinzip geht es um einen Kragarm, geschweißt aus 2 Kopfblechen und einem Rohr.
(Baugruppe im Schnitt unten Dargestellt; Belastung an der einen Platte 20t; Andere Platte sitzt fest)
Wenn jetzt für alle 3 Teile der gleiche Werkstoff ausgewählt ist liefert die Analyse, meiner Meinung nach, ein nicht plausibles Ergebnis. Die Maximalspannung (unabhängig vom absoluten Wert) liegt nicht in den Elementen an der Kerbe/Schweißnaht sondern in der Elementenreihe davor?
Wenn ich jetzt den Werkstoff nur von dem Rohr verändere (einfach ein anderer Stahl) sieht mir das Ergebnis plausibel aus und die maximalen Spannungen liegen an der Kerbe.
Habe schon ziemlich viel rumprobiert (feines Netz, Werkstoff Eigenschaften überprüft, mehr Lösungsschritte, andere Werkstoffe) immer das Gleiche.
Die Verformung ist übrigens immer exakt die Gleiche.
Eigentlich dürfte der Werkstoff, meiner Meinung nach, überhaupt keinen Einfluss auf das Ergebnis haben. Stahl ist Stahl und hat immer den gleichen E-Modul.
Hat jemand ne Ahnung was hier nicht passt oder ist das einfach ein Fehler in dem Tool?

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Dass das höchste Spannungsergebnis nicht in der Kerbe, sondern in der Elementreihe (bei Einzelteilen in den Mittelpunktsknoten) davor agezeigt wird, ist völlig normal. An der scharfen Kante (Kerbe) ergibt sich rein rechnerisch eine unendlich hohe Spannung. Da diese nicht auswertbar ist, wird an solchen Stellen das Spannungsergebnis über die umliegenden Netzknoten interpoliert. Durch eine Netzverfeinerung an dieser Stelle, z.B. durch entsprechende Konvergenzeinstellungen (H-Verfeinerung) oder manuell, wird man sehen, dass das Ergebnis divergiert, also gegen unendlich strebt, und sich immer mehr der Kante annähert.

Bei identischen Werkstoffen ist das Ergebnis auch noch abhängig von der Option "Belastungen über Kontaktflächen hinweg separieren" in den Studieneigenschaften. Vermutlich liegt hierin das unterschiedliche Verhalten. Ist diese Option nicht gesetzt, wird bei verbundenen Kontakten wie in einem Einzelteil gerechnet.

Um die Kontaktbereiche besser auswerten zu können, sollte dort das Netz deutlich feiner gewählt werden. Die Elemente scheinen jetzt etwa die Größe der Wandstärke zu haben. Ohne eine Entlastung an der scharfen Kante wird die Maximalspannung aber immer gegen unendlich streben. Sollte für die drei Bauteile derselbe Werkstoff vorgesehen sein, wäre eine Einzelteiluntersuchung hier besser. Dann ließe sich die Entlastung auch sehr gut durch eine ausmodellierte "Schweißnaht" in Form einer Abrundung einbringen.

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Michael Puschner
Autodesk Inventor Certified Expert
Autodesk Inventor Certified Professional
Mensch und Maschine Scholle GmbH

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Danke für deine Antwort

Die höchste Spannung muss am Steifigkeitssprung liegen und je kleiner die Netzauflösung gewählt wird umso größer wird die Spannung und läuft in eine Singularität.
Habe das auch ausprobiert mit deutlich feinerem Netzt und mehr Konvergenzschritten. Qualitativ bleibt das Problem aber immer das Gleiche.
Mir geht es auch gar nicht direkt um den absoluten Wert den mir das Programm für die Stelle ausgibt, sondern das die Spannungsspitze in der Kerbe liegen muss und nicht in den Knoten vor der Kerbe. Und zwar Unabhänig ob das ganze ein Teil oder mehrer Teile sind. Der Steifigkeitssprung bleibt an der gleichen Stelle?
Wenn ich für das Rohr zb. S355JR als WS definiere und für die beiden Bleche S355J2 liegt die Spannungsspitze ja auch in der Kerbe und das Ergebnis ist "plausibel". Haben die drei Bauteile den gleichen WS (egal ob JR,J2; S235...) kommt immer ein, meiner Meinung nach, nicht plausibles Ergebnis dabei raus.

Habe das auch noch mal mit "Belastungen über Kontaktflächen hinweg separieren" probiert. Ändert leider auch nichts am Ergebnis.

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Muss mich noch mal korrigieren.
Habe eine neue Statikanalyse ausgeführt mit "Belastungen über Kontaktflächen hinweg separieren" und jetzt liefert er mir doch das Erwartete Ergebnis.
Offentsichtlich übernimmt er unter Einstellungen für Belastungsanalyse geänderte Einstellungen nicht mehr in die aktuelle Berechnung.
Vielen Dank für deine Hilfe

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