---

Hallo zusammen,

ich habe gerade Wildfire getestet (eher nur etwas ausprobiert), offiziell verwenden wir noch 2001
Der Test fand an einem Kolben statt, Orte höchste Spannung waren erstens ein schöner R4 - Gußradius, zweitens ein häßlicher R0,4 Nutradius 
Die Randbedingungen beinhalten zyklische Symmetrie

Dabei bin ich auf folgendes gestoßen:
Der neue Wildfire-Vernetzer reduziert die Vernetzungszeit enorm und kommt mit weniger Elementen aus, was zusätzlich nochmal Ressourcen spart, soweit ist das ganz prima. In der Theorie werden die eingesparten Elemente einfach durch den Rechenalgorithmus ausgeglichen, so daß evtl. an der einen oder anderen Stelle ein höherer Polynomgrad der Verschiebungsfunktion verwendet wird (dazu gibt es hier im Forum einige, sehr interessante Beiträge)

In der Praxis zeigt sich jedoch, daß die Spannung in Mechanica eben doch nicht ganz unabhängig ist vom Netz. Daher bekomme ich jetzt andere Spannungswerte. Die Abweichungen sind bei o.g. Modell wie folgt (Vernetzung jeweils mit default - Einstellungen, alle Werte in N/mm², die Rechenzeiten dahinter sind elapsed auf einer HP C3700, es wurde noch ein 2. Lastfall gerechnet, der hier nicht ausgewertet ist, da er falsch definiert wurde):

single pass:

Spannungsort          Altes Netz(6288 TETs)      Neues Netz(5085 TETs)           

großer Radius:        110,7  (3min 37sec)          113,6  (2min 43sec)
kleiner Radius:        158,1                                143,2

multi pass bis polynomgrad 9, konvergieren auch auf global RMS stress, Konvergenz-Limit 10%

großer Radius:        112,5  (22min 15sec)          114,9  (10 min 22sec)
kleiner Radius:        156,8                                142,1

multi pass bis polynomgrad 9, konvergieren auch auf global RMS stress, Konvergenz-Limit 3%

großer Radius:        112,8  (78 min)              112,6  (51 min)
kleiner Radius:        152,3                                151,7

Ich habe noch weitere Untersuchungen durchgeführt, mit ähnlichen Resultaten

Ich stelle einfach mal die Behauptung auf, daß die allermeisten Volumenmodelle im single pass- Modus gerechnet werden und daß die Netzparameter bei Mechanica eine untergeordnete Rolle spielen, d.h. man mißt dem Netz, wenn es glücklich erstellt ist in der p-Methode keine große Bedeutung zu, oder?

Bei dem kleinen Radius sind die Abweichungen doch deutlich, zumindest, wenn ich Lebensdauerrechnungen durchführen will. Verhindern kann ich die Abweichungen im vorliegenden Beispiel nur durch eine enorme Steigerung der Rechenzeit. Mit dem alten Netz bin ich wenigstens auf der sicheren Seite (wenigstens in diesem speziellen Fall) und auch näher an der richtigen Spannung.

Ich möchte hier zur Diskussion anregen, z.B.:
Spielen Abweichungen dieser Größenordnung für euch eine Rolle, oder sind das für euch "peanuts"?
Mit welcher Rechengenauigkeit startet ihr normalerweise eure Rechenläufe?
Hebt ihr eure Netze auf (Archivierung)?
etc.......

Vielleicht können wir ja am Donnerstag darüber diskutieren (Anwendertreffen!)

Viele Grüße

Andreas Steinert

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

---

Hallo Andreas,

sicher spielt auch die Netzfeinheit für die Ergebnisqualität eine Rolle, aber dass weisst du ja selbst -
Ich gehe bei Rechnungen meist so vor:
Ich rechne einen MPA, aber mit min.=max.P-Grad=1, also quasi einen
ULTRA-Quickcheck - dann erzeuge ich mir auf interessanten Kurven ein paar Punkte (Mustern, also in ProE) und rechne dann sie Sache in SPA bzw. in MPA, wenns Modell klein ist (dann aber Konvergenz auf lokale Spannungsmessung).
MPA ist meist schlecht bei Modelle mit Singularität, siehe Beitrag von Hrn. Simic.

Prinzipiell habe ich sehr gute Erfahrungen mit SPA, aber lieber rechne ich MPA mit KOnvergenz auf lokale Messungen.

HTH
Roland Leiter

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

---

Hallo Andreas,

bei uns spielen derartige Abweichungen keine Rolle. Ich würde allerdings auch die Behauptung wagen, daß in den meisten Fällen eine Abweichung von ca 7% nach oben keine besondere Rolle spielt. Wenn man sich überlegt, wie unscharf gerade die Abweichungen bei den angesprochenen Lebensdauerberechnungen sind machen die paar Prozent überhaupt nichts aus. Hier ist eine Abweichung von 100% ein tolles Ergebnis oder Zufall.

Weiterhin sind in vielen Fällen, zumindestens bei uns, die Randbedingungen äußerst unscharf, so daß wir meistens nur den worst Case abschätzen. Das ist aber vielleicht eine Eigenschaft unserer Anlagen, in der Hüttentechnik kann man eigentlich nie so genau sagen, was der Betreiber mit der Anlage denn nun gerade anstellt. Ich hab da schon die dollsten Dinge gesehen. Aber können die anderen etwa genau definieren, was mit ihren Bauteilen passiert?

Ich denke, daß in diesen beiden Punkten die Unschärfen viel größer sind als die von Dir beschriebene Abweichung durch Netzfeinheit und Berechnungsverfahren. Dieser Einfluß wird IMHO viel zu oft überbewertet weil er ja so schön einfach festzustellen ist.

------------------
Dr. Christian Imiela
SMS-Demag
Strukturanalysen

[Diese Nachricht wurde von Christian_imiela am 26. Jan. 2004 editiert.]

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

---

Hallo Andreas,

Abweichungen in dieser Größenordnung sind für den Praktiker wirklich nur peanuts. Ich bin zu 90 % mit Projektabwicklung beschäftigt und habe schon viele FEM -Analysen von Kunden oder Lieferanten mit unseren Ergebnissen verglichen. Da sind Abweichungen von bis zu 100% absolut keine Seltenheit. Selbst in unserer FEM Abteilung sind auch die "alten Hasen" ganz stolz, wenn die Abweichungen zwischen Nastran-und Mechanicaergebnissen unter 10% liegen.

Nun ist aber so ein Kolben ein typisches FEM Objekt und fast jeder "FEM-Hersteller" hat so ein Ding irgendwo auf seiner Homepage. Wenn alles mit rechten Dingen zugeht, dann kann man so ein Teil ja auch relativ gut abschätzen und vorausberechnen.

Aber in vielen Bereichen sieht die Welt etwas anders aus. Wir haben gerade ein längsnahtgeschweißtes Rohr mit 60 mm Rohrwandstärke  spannungsarm geglüht und eine total verzogene "Gurke" zurückbekommen. Solche Spannungen werden von keiner FEM Analyse erfaßt. Geschweißte Bauteile die während des spannungsarm Glühens aufreißen kommen auch vor. Da macht es auch oft keinen Sinn, die Schweißnähte extra zu modelieren. Wer viel mit Edelstahl zu tun hat, der kann ein Lied davon singen.

Und wer es mal erlebt hat, welche FEM-Analysen bei Schadensersatzklagen aufgefahren werden, der wird nicht schlecht staunen. Spannungswerte sind dann plötzlich um 200% größer !

Da würde ich mir also bei so einem Kolben mit so geringen Aweichungen keine Gedanken mehr machen.

Gruß
Kimmo

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

---

Hallo Herr Steinert,

die Ergebnisse sind absolut im Rahmen des Akzeptablen - wenn man eine höhere Genauigkeit will, muß man einfach mehr Aufwand treiben.

Dazu kann gehören:
- Volumenbereiche einführen
- "Punktewolken" in Radiusbereiche legen
- Mehrschrittkonvergenz rechnen, allerdings auch mit 5 % Konvergenz (oder noch weniger) auf maximale Tensorkomponenten, und nicht nur auf Vergleichsspannungen o.ä. (Achtung! Zwar sehr genau, aber großer Ressourcenbedarf!!).
- Und wenn man es akademisch machen will: Hexaeder-Handnetze knüpfen, die rechnen wirklich fantastisch genau!

SPA ist bei Einzelteilen meist völlig akzeptabel, bei Baugruppen - insbesondere welche mit starken Steifigkeitssprüngen - ist mit SPA große Vorsicht geboten: Dann können u.U. Spannungskonzentrationen in kritischen Bereichen stark unterschätzt werden. Hier kommt man dann um MPA nicht herum.

Auf dem Simulationsanwendertreffen werde ich dazu noch ein bißchen erzählen - bis dahin also!

Viele Grüße,
Roland Jakel

------------------
Roland Jakel
DENC AG
www.denc.de
rjakel@denc.de

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

---

Hallo,

vielen Dank für eure Antworten und auch für eure Tips.

Ich sehe eigentlich 2 Probleme:

A) Die Ergebnisgenauigkeit

Es ist schon so, daß man oft keine genauen Kerbspannungen erhalten  kann, weil keine genaue Kerbgeometrie definiert ist, z.B. bei Schweißnähten. Wenn ich allerdings eine wohldefinierte Geometrie, ein eindeutiges Auflager und eine eindeutige Last habe, sind für mich persönlich die angegebenen Abweichungen des "Wildfire"-Netzes von ca. 6% nur akzeptabel, wenn ich eine grobe Lebensdauerabschätzung machen will. Für eine genauere Lebensdauerbetrachtung finde ich die Genauigkeit unbefriedigend. Dazu kommt entscheidend, daß ich mich dem korrekten Wert von der unsicheren Seite her nähere im Gegensatz zum Netz des alten Vernetzers.
Man darf nicht vergessen, daß es hier nur um die Mathematik geht und das bei einer linearen Rechnung. Da erwarte ich eine Genauigkeit von deutlich besser als 5% auch bei der Nachrechnung durch ein anderes FE-Programm. Bei nichtlinearen Rechnungen, Baugruppen (Kontakt) werden sich - zumindest von FE-Paket zu FE-Paket - etwas größere Abweichungen ergeben.
Die physikalischen Randbedingungen wie Toleranzen, Oberfläche, Eigenspannungen, Belastungsdaten eröffnen sicher ein mehr oder weniger breites Streuband, so daß in der Tat 100% Abweichung in der Lebensdauer ein gutes Ergebnis darstellen. Gerade deshalb möchte ich wenigstens numerische Einflüsse so weit wie möglich ausschließen.

Es ist wohl so, daß man mit jeder anerkannten numerischen Simulationsmethode die mathematisch korrekte Lösung erhält, die Frage ist nur, wie groß der Aufwand ist. Wenn ich lokal ein feines Netz erzeugen soll (wie in der h-Methode) kann ich das natürlich (wie vorgeschlagen: Punkte setzen, Volume region). Bleibt die Frage, wie genau soll das Netz aussehen. Bei der h-Methode gibt es Standards, z.B. x Elemente vom Typ y über einen Radius von z Grad etc...
Einen solchen Standard in der p-Methode zu etablieren ist m.E. nicht sinnvoll, weil die Netzsteuerung eben nicht so gut unterstützt wird. Der Aufwand, ein reproduzierbares Netz zu erstellen ist nicht vertretbar. Höchstens ein Netz mit "ähnlicher" Netzfeinheit. Da finde ich die Tips und Tricks bezüglich der Konvergenzkriterien, die ich in euren Antworten erhalten habe, eher im Sinne der p-Methode

B) Die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse

Das ist m.E. ein ganz anderes Problem. Hier sind die Abweichungen auch größer (158 zu 143, also etwa 10%). Wer kennt nicht die Fragen der ISO9000-Bürokraten, pardon Auditoren: "Wie stellen Sie sicher, daß Ihr Rechenprogramm mit jeder Version dieselben Ergebnisse liefert?"
Antwort:
a) "Indem ich auf den single pass modus verzichte" ?
b) "Indem ich (wie selbstverständlich in der Arbeitsanweisung festgehalten) das ursprüngliche Netz zur Rechnung hernehme?
c) "..."?

Oder: Ein Mitarbeiter soll ein irgendwann gerechnetes Bauteil optimieren, er macht einen Vorschlag, rechnet ihn mit der aktuellen Programmversion nach und findet, er habe die Spannungen um 15% reduziert. Vielleicht hat er wirklich 15% geholt, vielleicht aber auch nur 5%. Davon kann schonmal eine Umstellung der Fertigung abhängen.

Meine künftige, pragmatische Vorgehensweise wird sein, den single pass modus als "Grobrechnung" anzusehen. Für detailliertere Untersuchungen werde ich dann
a) multi pass modus mit 3% Konvergenzlimit ansetzen wenn es schnell gehen muß (ich meine hier die Arbeitszeit, nicht die Rechenzeit)
oder
b) an den im single pass modus gefundenen kritischen Stellen auf die von Roland Leiter vorgeschlagenen lokalen Größen konvergieren (vielen Dank nochmal für diese konstruktiven Anregungen)

Viele Grüße

Andreas Steinert

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

---

Einen habe ich noch 

Zu der geforderten Genauigkeit:
Es ist ein Unterschied ob ich zwischen Versionen die Konvergenzunterschiede unterschiedlichen Netzen entdecke oder innerhalb einer Version. Wichtig ist auch nicht nur die Maximalwerte zu vergleichen, sondern dazu auch die Konvergenzfeedbacks an diesen Stellen lokal zu betrachten.
Liefert mir 2001 z.B. 120 MPa bei 10% "lokale" Konvergenz
und Wildfire z.B. 105 MPa bei 3% - können die auskonvergierten Ergebnisse durchausbei 108 MPa identisch sein.

Bei den angesprochenen Kerbradien, kann man dem Mechanicavernetzer sagen, dass er generell die Radien feiner und regelmäßig vernetzt - klappt meist sehr gut.

Für Bereiche mit denen man in die Lebensdauerauswertung geht, nutzen wir dann immer noch Volumenregionen und unbedingt lokale Messgeräte. Da hat man dann eine sehr gute Absicherung.

MfG
Slavko Simic

------------------
Slavko Simic
DENC AG

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