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Hallo,

wir diskutieren hier gerade die Notwendigkeit, ob in einem Bauteil mit gemischten Elementen die Schalen an der gemeinsamen Verbindungslinie zu den Solids in ihrem rotatorischen Freiheitsgrad fixiert werden müssen.

Wir haben hier ein konkretes Beispiel mit einem Flansch (solids) und einem Klöpperboden (shells).

Der Spannungsunterschied:  ca 100% mehr ohne rotatorische Fixierung

In einem Vergleichsmodell (nur solids) stellt sich diese Frage ja nicht und die Werte sind mit denen der rotatorisch fixierten Lösung vergleichbar. Das ist ja auch die übliche Verfahrensweise bei h-codierten Meshern bei denen man coinzidente Knoten in ihren rotatorischen DOFs fixiert.

In einem anderen Demobeispiel aus einem Klotz und einem Stück Blech sieht es aber so aus, als würde Pro/M ohne manuelle Ergänzung die Fixierung machen.

Hat da jemand schon mal die gleichen Beobachtungen gemacht ?

Gruß

Kimmo

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Hallo Kimmo,

bei der H-Methode und bei der P-Methode haben die Solidknoten keine rotatorischen Freiheitsgrade. Bei der H-Methode machen wir die Koppelung von Soölids und Schalen durch in die Solids eingezogene Schalen. Mechanika fügt eigentlich automatisch sogenannte Links ein, die die Koppelung bewirken ( wenn bei Autogem die Option "wo notwendig Verbindungen erzeugen" angewählt ist). Funktioniert im Prinzip ganz gut, aber man kann direkt an den Links die Spannungen nicht auswerten, da dort Schmutzeffekte durch die Links entstehen. Am besten man fügt in der Nähe der Links einen Flächenbereich ein um die Vernetzung zu steuern und einen Bereich ohne Störung zu haben.

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Dr. Christian Imiela
SMS-Demag
Strukturanalysen

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noDOF.jpg fixDOF.jpg

Hallo Christian,

ich hab mal zwei Fotos angehängt. Mal mit und mal ohne fixierte DOFs.

Beide Rechenläufe haben identische Netze.
Die AutoGem Option "Wo notwendig Verbindungen erzeugen" ist auch aktiviert.
Und wenn ich durch Flächenbereiche die Vernetzung steuere, ändert sich an den Ergebnissen nichts.

Ok, ich hab auf die Schnelle nur 2 Durchläufe gemacht. Nach meiner Meinung dürfte der Unterschied dann aber nicht so groß sein.

Wenn der "Link", was sicherlich so was ähnliches ist wie eine automatisierte DOF Kopplung richtig funktioniert, dann dürfte meine manuelle Kopplung nämlich keine Auswirkungen mehr haben.

Ich hoffe nur, dass das nicht von bestimmten geometrischen Formen abhängt, ob die Kopplung sauber funktioniert.

Viel mehr kann ich dazu im Augenblick nicht sagen. Wir versuchen mal herauszufinden, ab wann die fehlende Kopplung einsetzt.

Kimmo

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Hallo Kimmo

wie hast Du denn die Freiheitsgrade manuell gekoppelt?

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Dr. Christian Imiela
SMS-Demag
Strukturanalysen

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Christian,

die gemeinsame Kante zwischen solid und Schale wählen und alle Translationen freigeben. Nur die Rotation ist fixiert.

Wir sind jetzt weiter dran und haben festgestellt, das der Übergang von solid zu Schale bei fixierten Dofs einigermaßen tangential verläuft. Bei freien DOFs gibt es Knick.

Kimmo

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noDoft.jpg

und hier noch das Foto mit dem Knick

Kimmo

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Hallo Kimmo,

die Variante die rotatorischen Freiheitsgrade festzuhalten ist doch etwas gewagt. Das funktioniert nur, wenn die Solids keine oder sehr geringe Drehungen machen. Bei Mechanika funktioniert es wie gesagt automatisch. Man kann sich die Links auch im independent Mode ansehen und prüfen ob alles richtig ist. Man kann die Verbindungen auch löschen und bei der Modellprüfung wieder neu erzeugen lassen. In sofern verstehe ich Dein Problem eigentlich nicht. Ich arbeite ziemlich häufig mit Schalen-Solid Verbindungen und habe eigentlich nie Probleme. Ach ja, Links treiben die Rechenzeit gewaltig hoch!

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Dr. Christian Imiela
SMS-Demag
Strukturanalysen

[Diese Nachricht wurde von Christian_imiela am 11. Feb. 2004 editiert.]

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Beh_Bod.jpg

Christian,

was gestern noch so Hals-über-Kopf zusammengestellt war, habe ich jetzt noch einmal komplett neu überarbeitet und 4 Modelle miteinander verglichen.

Ausgangsmodell ist ein Behälter mit einem dickwandigen Stutzenrohr für einen Rührwerksantieb. --> FOTO

Modell 1:  komplett als solid vernetzt
Modell 2:  Komplett als Schale vernetzt
Modell 3:  Behälter als Schale, Rohr aus solids  m i t  fixen DOFs
Modell 4:  Behälter als Schale, Rohr aus solids  o h n e  DOFs

alle Modelle mit KonvPolgrad 9 gerechnet

Ergebnisse:

      Modell 1:  82,7 MPa  solids
      Modell 2:  83,9 MPa  Schalen
      Modell 3:  76,5 MPa  fix DOF
      Modell 4: 310,7 MPa  no DOF

In meinem gestrigen Modell hatte ich eine andere Bodenform gewählt und dort war der maximale Unterschied nur 108%

Beim Klöpperboden fällt der Unterschied jedoch schon gewaltig aus.

Gruß

Kimmo

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Hallo Kimmo,

dies ist wahrscheinlich der Effekt den ich meinte. Man sollte die Spannungen in der Verbindungsstelle mit den Links nicht wirklich ernst nehmen. Wenn du um den Stutzen einen Flächenbereich legst und die Spannungen dann ausserhalb des Flächenbereiches vergleichst,  sollten sich schon eher vergleichbare Ergebnisse erzielen lassen.
Die geringeren Spannungen mit festgesetzten Rotationsfreiheitsgraden kommen daher, daß du das System versteifst. Der Stutzen scheint nicht kritisch zu sein, da Du mit Solids und Schalen das gleiche Ergebnis erzielst. Eigentlich sollten die Spannungen des Solidmodells höher sein, da Du ja eine Singularität erzeugt hast, die aber bei der Modellgeometrie und Belastung keine Auswirkungen hast.

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Dr. Christian Imiela
SMS-Demag
Strukturanalysen

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fixeDOF.jpg freeDOF.jpg

Christian,

um die Sache mit den DOFs zum Abschluß zu bringen, hier noch mal die Fotos mit komletter Handvernetzung.

Im Vergleich zur Default-Vernetzung fallen die Unterschiede nicht mehr so ins Gewicht. Würde ich jetzt noch einen größeren Aufwand für die Vernetzung betreiben, käme zum Schluß vielleicht sogar eine asymptotische Annäherung der Ergebnisse heraus.

OK, und nochmals vielen Dank für Deine feedbacks.

Kimmo

PS. Kimmo ist ein schwedischer Name. Mein Vater war ein alter Schwede. LKAB-Kiruna sagt Dir vielleicht sogar etwas.

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DOF-Kuppelungen sind Master-Slave-Kupplungen von Freiheitsgraden.

Diese Links werden auch MPCs genannt (Multi Point Constraint) und sind lineare Gleichungen. Dazu werden separate Matrizen erzeugt. (Rechenleistung).

Bei einer Wippe wird so der Drehpunkt in der Mitte durch die auf- und absteigenden Enden beschrieben.

Man darf sie niemals "NULL" setzen!

Ein belasteter Balkon (Schale) würde bei fixierten ROTs kein Biegemoment mehr in die Wand (solids) einleiten.

HTH

Horval

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