---

Bolzenalleine.jpg BolzenMehrkorper.png

Servus!

habe eine Frage zu Inventor Nastran-in-CAD. Kurz gesagt ich habe immer wieder Probleme mit Singularitäten
entweder in Kontaktbereichen von Kanten, oder am Rand einer Lagerungs-abhängigkeit. Die Netzverfeinerung bringt (natürlich) nichts, ebenso wie z.B. kleine Ausrundung einer Kante bei Simulation mehrerer Körper. Interessant ist, dass in anderen Fällen (wann solche beschriebenen Situatinen nicht auftreten) die Simulationen ganz gute Ergebnisse liefern, die sich mit anderen Programmen/ manuell rechnerisch bestätigen lassen.

Habe einige Erfahrung mit ANSYS- so viel ich mich errinern kann, dort kam dieses Problem in solchem Maße nicht vor, wenn überhaupt.

Hier als Beispiel eine banale Situation mit gelagertem Bolzen:

Manuell komme ich auf ca. 446 N/mm2 Vergleichsspannung (aus Biege- und Scherspannungen-60mm Durchm,116,7 kN Kraft)
In Simulation schießen die Spannungen sofort gegen unendlcih, sobald man den Körper einigermaßen vernünftig vernetzt;
und nur bei Elementengröße ab ca. 8 mm (bei Druchmesser von 60 mm!) kommen adäquatere Werte raus.
(Modellaufbau-Lagerung Strukturell/fest am Teilbereich links, Kraft verteilt auf einen anderen Bereich vom "freistehenden" Ende)

Das gleiche ergibt sich bei Mehrkörpersimulation- an der Kante sind starke Spannungsüberhöhungen an den Elementenecken zu sehen, die immer größer mit feinerem Netz werden.
(Lagerung am Klotz unten fest, Kontakt getrennt symmetrisch zwischen Bolzen und Bohrung, Kraft in einem Bereich auf Bolzen verteilt)
Seltsam finde ich auch, dass die Spannungsspitzen selbst an den stumpfsten Elementenecken entstehen

In beiden Fällen sehen die gesamte Spannungsverteilung und Verformung qualitativ jedoch plausibel aus. Ich habe auch schon versucht den Kontakt/LagerungsBereich
in meherere kleinere zu unterteilen, um dort mit Netz etwas zu spielen; bzw. mehrere Kontakttypen bei Mehrkörpersimulation auszuprobiert- leider erfolglos

Oder mache ich in Nastran etwas grundsätzlich falsch/ weiß etawas von Nastran nicht?

Hat jemand eine Idee dazu?
Wäre sehr dankbar!

(hoffe,dass die Bilder wie gewollt hochgeladen werden)
(alles in Nastran in CAD- Inventor 2019 und Inventor 2021)

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hallo, das ist ja das typische bei Singularitäten.
An diesen Punkt liegt eine Singularität vor.
Der exakte analytische Wert der Spannung an dieser Stelle ist unendlich.
Deswegen "konvergiert" in diesem Sinne dein Modell ja auch gegen den richtigen Wert.

Natürlich stimmen Verschiebung und der allgemeine Spannungsverlauf.
Du kannst auch an jeder andere Stellen Spannungen und Verschiebungen auswerten und diese sind auch richtig.
Wenn du das Netz woanders verfeinerst wirst du sehen, dass alle Spannungen dort auch konvergieren.

Der allgemeine Spannungsverlauf stimmt aufgrund des Prinzips von Saint Venant.
Die Verschiebungen stimmen weil die Gesamtsteifigkeitsmatrix natürlich nicht von der Singularität an der einen Stelle beeinflusst ist.

Aber du möchtest ja die Spannung an genau dem Punkt der Singularität auswerten.
Da bleiben dir 3 Möglichkeiten:
1.) Ausrundung. wobei das hier an dieser Stelle des Bolzens ja nicht möglich ist.
2.) Spannungsintegration. Du suchst dir einen kleinen Bereich aus an der Singularität und lest an alle diesen Knoten rundum der Singularität die Spannungen aus und bildest dann den Mittelwert.
Stellt sich die Frage wie groß du den Bereich wählen musst bzw. wie viele Knoten du auswerten sollst. -> Bereich möglichst klein. Bei Netzverfeinerung muss dieser Mittelwert den du bildest dann kovergieren. Dann hast du eine passende Größe des Bereichs.
3.) Strukturspannungen. Diese Methode würde ich dir hier empfehlen.
Such dir im passenden Abstand zur Singulräität 2 Punkte aus an denen du die Spannung ausliest. Extrapoliere dann bis an den Punkt der Singularität die Spannungen. Abstände für die beiden Stützstellen findest du in der Literatur für Strukturspannungen.
Bzw. falls du meinen Kommentar lest und das Problem noch aktuell ist, kann ich dir hierfür auch noch einen besseren Weg sagen.

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Und die Begründung warum erst ab einer bestimmen Elementgröße bessere Ergebnisse herauskommen,
ist weil du einfach das Netz so anpasst bis deiner Meinung bzw. nach deiner Handrechnung das richtige Ergebnis rauskommt.

Das ist aber dann sozusagen nur schön gerechnet. Keinesfalls die tatsächliche Spannung nach FEM,
da du einen nichtkonvergierte Spannung einfach verwendest, dass absolut keine Aussagekraft hat.

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP