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Autor Thema:  ProE Kontaktanalyse erzeugt merkwürdige Ergebnisse (3319 mal gelesen)
Sonic2002
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erstellt am: 04. Dez. 2006 11:21    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


ProE_2_.pdf

 
Hallo Zusammen!

Bislang habe ich das Forum für meine Recherchen benutzt und bin immer auf akzeptable Ergebnisse oder Lösungen gestoßen, diesmal leider nicht.
Es handelt sich bei meinem Problem um eine Kontaktanalyse eines Pressverbandes.
Im Forum existieren viele Beiträge dazu, jedoch leider keiner, der zu einem annehmbaren Ergebnis geführt hat.

Ziel meiner Untersuchungen soll sein, eine Welle-Nabe Verbindung zu untersuchen.
Dafür habe ich eine glatte Welle mit d=30mm gewählt. Länge = 300mm.
Eine Nabe mit di=30mm, da=50mm Länge = 40mm.

Diese Nabe soll als Presspassung H7 u8 aufgeschrumpft werden und die Spannungen aus dieser Pressung ermittelt werden. Interessant ist nur die maximale Spannung die Auftritt bei der Pressung im ungünstigsten Fall (Nabe di=30mm, Welle d=30,081mm) Die Nabe sitzt mittig auf der Welle.

Soweit habe ich beide Elemente konstruiert.
Da nach ersten Erkenntnissen Durchdringungen nicht möglich sind, habe ich beide Teile auf genau Null konstruiert. Der Welle einen Werkstoff ohne Wärmeausdehnungskoeffizient zugewiesen, der Nabe den Werkstoff Fe60. Kontaktbereiche definiert und FEM Kontaktanalyse gestartet.
Laut Handrechnung sollte durch schrumpfen um ca. 220°C die Nabe dann so klein werden, dass meine maximale Durchdringung auftritt.
Dieser Versuch klappte soweit, jedoch lassen die Ergebnisse zu wünschen übrig.
Es treten Kontaktdrücke und Spannungen auf, die nicht der Realität entsprechen.
(Kontaktdruck zu hoch, Spannungen ebenfalls und keine überhöhten Spannungen am Kerbgrund der Nabe)

Einzeln kann jedes Element simuliert werden und es klappt, aber als Baugruppe leider nicht.
(Habe es einzeln versucht, nur die Welle und eine umlaufende Lagerlast an der stelle der Nabe simuliert, das Ergebnis entspricht in etwa der Realität, nur die Spannungswerte passen nicht)

Nach Rücksprache mit PTC sollte es möglich sein, die beiden Teile durchdringen zu lassen und analysieren zu lassen, das habe ich ebenfalls versucht.
Also die Welle mit d=30,081mm und die Nabe mit d=30mm konstruiert.
Das ganze Vernetzt, die Welle eingespannt und eine Dummylast direkt ins Lager eingeleitet (1N). So war die Anleitung von PTC. Kontaktbereiche definiert und siehe da, ProE rechnet und schließt den Rechenlauf trotz Durchdringungen ab, jedoch wieder ohne den realen Spannungsverlauf anzuzeigen.
Leider mit dem gleichen Ergebnis, keine Spannungserhöhung im Kerbgrund der Nabe.

In einem weiteren Versuch habe ich im unabhängigen Modus von Mechanica gearbeitet. Dazu das gleiche Modell genommen. Im unabhängigen Modus habe ich die Verbindung der Teile aufgehoben und die Bauteile auseinandergezogen und jedes einzeln vernetzt. Danach wieder zusammengeschoben und Kontakte definiert. Laut PTC sollte diese Lösung zum Ziel führen. Leider ebenfalls mit sehr merkwürdigen Ergebnissen.


Hat von euch noch jemand eine plausible Idee, wie man die realen Spannungen mit Spannungsüberhöhungen im Kerbgrund mit FEM analysieren könnte?

Ich habe schon überlegt, da Kontaktrechnungen ja nicht so einfach sind, das ganze Modell als Schnitt zu konstruieren und mit Symmetrien zu rechnen, aber selbst das hat noch nicht zu vernünftigen Ergebnissen geführt.

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Maccias
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Dipl.-Ing.


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erstellt am: 04. Dez. 2006 13:42    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 Sonic2002 10 Unities + Antwort hilfreich

Um das Kind mal beim Namen zu nennen: Kontaktanalysen mit MECHANICA sind ein ziemlicher ******! *g*
Hast Du schon mal auf die Konvergenzen im Kontaktbereich geschaut?
Was Du noch machen könntest: Dein Netz verfeinern. Wenn ich das richtig sehe, hast Du 5 Punkte im Kontaktbereich. Das sind wahrscheinlich zu wenige, um den angestrebten Kontaktdruckverlauf zu erhalten. Evtl. hilft auch noch eine äquivalente Vernetzung von Welle und Nabe, so dass im Kontaktbereich Knoten auf Knoten liegt.

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adamsh
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Forschung und Entwicklung


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Beiträge: 842
Registriert: 27.05.2006

Halbwegs Systemadministration und -entwurf....

erstellt am: 04. Dez. 2006 15:03    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 Sonic2002 10 Unities + Antwort hilfreich

Sag mal, ist das ein Crossposting?

Ich habe Dir das gleiche doch schon in woanders beantwortet....

bemerkt Hans Adams

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Sonic2002
Mitglied
Student


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Beiträge: 15
Registriert: 23.10.2006

erstellt am: 04. Dez. 2006 15:37    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

Zitat:
Original erstellt von adamsh:
Sag mal, ist das ein Crossposting?

Ich habe Dir das gleiche doch schon in woanders beantwortet....

bemerkt Hans Adams


Ja, Sorry!

Ich habe es auch schon bemerkt.
Hatte es vorhin eingestellt und dann gesehen, dass es im anderen Forum besser aufgehoben ist.
Da ich leider nicht weiss, wie ich ein Posting in ein anderes Forum verschieben kann, habe ich es noch einmal geschrieben.

Ich habe Ihre Fragen aber auch schon beantwortet soweit es mir möglich war.
Noch bin ich am probieren, habe nach wie vor keine verwertbaren Ergebnisse, auch nach extremer Verfeinerung der Netze noch nicht.

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Dominik.Mueller
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Berechnungsingenieur Crash / Safety


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Beiträge: 864
Registriert: 17.03.2005

ABAQUS 6.8
Radioss 44 / 51
LS-Dyna 970 , 971
Hyperworks 8.0SR1 , 9.0
ANSA 12.1.4 / ANSA 12.1.5
Animator 3, Metapost 5
Windows XP 64bit
CentOS 4.6 / 5.2
privat:
Debian

erstellt am: 04. Dez. 2006 20:49    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 Sonic2002 10 Unities + Antwort hilfreich

 
Zitat:
Original erstellt von Sonic2002:

Noch bin ich am probieren, habe nach wie vor keine verwertbaren Ergebnisse, auch nach extremer Verfeinerung der Netze noch nicht.

Ich kann hier nicht für Pro/E sprechen, jedoch decken sich meine Ergebnisse bei Kontaktuntersuchungen von Pressverbindungen mit den Aussagen von ABAQUS.
Eine einwandfreie Konatktanalyse mit sich durchdringenden Bauteilen infolge eines geometrischen Übermaßes führen nicht zum gewünschten Erfolg. 


------------------
Gruß,

Dominik

[Diese Nachricht wurde von Dominik.Mueller am 04. Dez. 2006 editiert.]

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Roland Leiter
Moderator
Berechnungsingenieur


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Beiträge: 659
Registriert: 08.11.2000

ProE und ProM seit Vers. 18, momentan WF2, WF3 u WF4
HP xw9300 und Compaq 8710w

erstellt am: 05. Dez. 2006 14:15    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 Sonic2002 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo,

wiedermal Kontakt - ok, einmal noch:
ich gehe mal davon aus , dass du WF2 oder WF3 benutzt:

1. Durchdringungen sind ok, allerdings muss Verschmelzungstoleranz
klein genug sein, damit Übermaß 'überlebt'
2. Erzeuge auf beiden Teilen ein SEHR feines Netz im Kontaktbereich, z.b. 20 Elemente längs des Bereichs und 36 über den Umfang (Punktemuster).

Nochmals rechnen und auswerten.

------------------
HTH
Roland Leiter
Fa. Techsoft Datenverarbeitung

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ToTacheles
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Beiträge: 1328
Registriert: 01.04.2003

Creo Simulate 2.0 M080

erstellt am: 05. Dez. 2006 17:53    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 Sonic2002 10 Unities + Antwort hilfreich


kontakt_2d.zip

 
Hallo Sonic2002,

am besten versuchst Du mit 2D-Kontakt (Achsensymmetrie), so kannst Du sehr schnell rechnen lassen und viel ausprobieren. Zusätzlich halbieren vielleicht (wie bei mir). Angehängt habe ich als Beispiel einige Farbplots.

Mein erster Schritt: Bolzen mit dem Durchmesser 30,08mm abgekühlt, bis auf 30mm (Nabe), erreichte Temperaturdifferenz -227,3°C. Hierbei recht grob gerechnet, 1 Element (Viereck) in 2D ausreichend.

Zweiter Schritt: Bolzen auf Durchmesser 30mm geändert, bei der Nabe den Alpha auf 0 gesetzt und grob mit Kontakt gerechnet (insgesamt 3 Elemente). Baugruppe hierbei um 227,3°C erwärmt.

Dritter Schritt: Netz verfeinert und gerechnet, Ergebnisse anbei, Rechendauer nicht mal 1 Minute.

Hoffe es hilft
Gruss Paul

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Sonic2002
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Student


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erstellt am: 05. Dez. 2006 19:56    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 und vielen Dank für die ausführlichen und bislang auch sehr hilfreichen Antworten.
Da mir leider nur begrenzt die ProE zur Verfügung steht, konnte ich heute leider keine weiteren Versuche probieren.

morgen werde ich euren Tips allerdings noch einmal nachgehen und entsprechend Berichten welche Ergebnisse ich erzielen konnte.

Ich möchte mich noch einmal für die vielen Antworten bedanken und werde weiterhin berichten wie weit ich gekommen bin.

Mfg,
Sonic

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Sonic2002
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erstellt am: 06. Dez. 2006 16:28    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


Spannungsverlauf_Mises.jpg


spannungsverlauf_YY.jpg


Verschiebung_Graph.jpg

 
So, da bin ich wieder...
Diesmal mit erfreulichen Nachrichten, aber auch einer weiteren Frage.

Zuerst, ich habe ein halb, sowohl auch ein viertel Modell von der Baugruppe erstellt und Berechnen lassen.
Die Schnittflächen an Welle und Nabe habe ich per Symmetrie zusammengesetzt, das klappte prima.
Im nachhinein wurde das Netz in mehreren Schritten verfeinert.
Mein momentanes Netz enthält 18 Knoten auf dem 90° Winkel der Baugruppe, also alle 5° einen Knoten.
Über der Breite der Nabe habe ich das Netz ebenfalls verfeinert.
15mm stehen die Knotenpunkte zu jeder Seite über die Nabe hinaus und sind im 1mm Abstand gelegt. Das ist sehr fein und bedarf reichlich Rechenlast, aber führt zu den gewünschten Ergebnisse.   

Als Last geht immer eine Dummylast ein, eine Temperaturlast mit 0° Modell und 0° Umgebungstemperatur. Sie ändert also nichts am Modell und ist nur dazu da, damit ProE trotz Durchdringungen rechnet.
Beide Materialien entsprechen FE60, was für die weitere Rechnung jedoch ebenfalls unrelevant ist.
die Verschmelzungstoleranz habe ich auf 0,0001mm gesetzt. Eine Verschmelzung aufgrund des Spaltes ist somit auch ausgeschlossen.
Ich habe mehrer Rechnungen durchführen lassen, die Ergebnisse sind in den Bildern im Anhang und qualitativ schon sehr gut.

Leider rechnet ProE nur im Schnelldurchlauf.
Ich wollte eine adaptive Einschrittkonvergenz mit lokaler Netzverfeinerung laufen lassen. Laut dem Gleichungslöser würden damit noch bessere Ergebnisse ausgewertet da genau die Stellen um den Kerbgrund verfeinert werden.
Leider bricht die Rechnung bei adaptiver Einschrittkonvergenz mit lokaler Netzverfeinerung immer ab.
Aussage des Gleichungslöser ist:

Das Modell ist ungenügend eingespannt, überprüfen Sie Kontakte, Einspannungen und die Randbedingungen.

Die Welle ist jedoch an beiden Seiten fest eingespannt und läßt keine Reaktionen zu. Die Nabe ist ebenfalls über die definierte Kontaktfläche nicht verschieblich.
Vielleicht wisst ihr noch einen Rat, was damit nun gemeint sein kann.

Ich möchte mich gleichzeitig noch einmal bei Allen bedanken!
Eure Hilfe weiss ich als Student sehr zu schätzen.
Alle Informationen und hinweise zusammengetragen haben ja nun doch zu einem sehr guten Ergebnis geführt.

Auch wenn hier im Forum oftmals behauptet wird, dass Presspassungen mit Durchdringungen garnicht, oder nur mit aufgebrachten Temperaturlasten simuliert werden können, sollte hiermit eine weitere Variante zur Verfügung stehen, auf die vielleicht auch noch andere einmal zurückgreifen können.


Anbei habe ich noch einmal das komplette Modell sowie die Screenshots von den Analyseergebnisse angehängt.
Falls jemand noch eine Idee hat, warum der Schnelldurchlauf funktioniert und die adaptive Einschrittkonvergenz mit Netzverfeinerung aufgrund "unzureichend eingespannem Modell" nicht funktioniert, bin ich über jeden Rat und Hinweis dankbar.

Sobald ich weitere neue Ergebnisse habe, werde ich mich auf jeden Fall noch einmal melden und Berichten.

Vielen Dank schon einmal.
Mfg,
Sonic

[Diese Nachricht wurde von Sonic2002 am 06. Dez. 2006 editiert.]

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Sonic2002
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Baugruppe.jpg


Kontaktdruck.jpg


Spannung_3d.jpg

 
Hier nochmal die weitern Anhänge...
Irgendwie klappt das mal wieder nicht so wie es sollte...

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Sonic2002
Mitglied
Student


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erstellt am: 06. Dez. 2006 16:38    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


Baugruppe_DaSi.zip

 
und als letztes die Baugruppe ansich!

Falls jemand mal daran probieren möchte warum sie unzureichend eingespannt ist... 

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Christian_imiela
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Entwicklungsingenieur


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Dual Quad Xeon 3.16 Ghz,
32 GB Ram, 4x78GB Platten als Raid 0
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erstellt am: 06. Dez. 2006 18:12    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 Sonic2002 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo,

Du hast einige kleine und grosse Fehler in Deinem Modell. Zuerstmal ist die Nabe nicht genügend eingespannt. Du musst sie in der z-Richtung festhalten oder nur ein achtel Modell rechnen, deshalb die Fehlermeldung.

Zweitens solltest Du einen Volumenbereich in der Nabe und der Welle für eine lokale Netzverfeinerung im Kontaktbereich einführen. Weiterin solltest Du an der Nabe einen Rabius im Kontaktbereich einführen um so die Spannungsspitzen in der Auslaufzone des Pressitzes zu mindern. So konvergiert die Analyse besser. Ausserdem erhälst Du keine unrealistisch hohen Spannungen. In der Realität führt lokales plastisches Fliessen zum Abbau der Spannungsspitzen, wenn der Konstrukteur keinen Radius vorgesehen hat. Praktisch löst man das Problem eher anders und zwar, indem man eine kleine Eindrehung in die Welle unterhalb des Auslaufes des Pressitzes einzubauen. Das entschärft die Kerbwirkung auch. Ansonsten hättest Du mit Deinem Pressitz eine Sollbruchstelle eingebaut. Die Kerbwirkung eines solchen Pressitzes ist extrem hoch.

------------------
Gruss

Dr. Christian Imiela
SMS-Demag
Strukturanalysen

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Sonic2002
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erstellt am: 06. Dez. 2006 18:47    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

Zitat:
Original erstellt von Christian_imiela:
Hallo,

Du hast einige kleine und grosse Fehler in Deinem Modell. Zuerstmal ist die Nabe nicht genügend eingespannt. Du musst sie in der z-Richtung festhalten oder nur ein achtel Modell rechnen, deshalb die Fehlermeldung.

Zweitens solltest Du einen Volumenbereich in der Nabe und der Welle für eine lokale Netzverfeinerung im Kontaktbereich einführen. Weiterin solltest Du an der Nabe einen Rabius im Kontaktbereich einführen um so die Spannungsspitzen in der Auslaufzone des Pressitzes zu mindern. So konvergiert die Analyse besser. Ausserdem erhälst Du keine unrealistisch hohen Spannungen. In der Realität führt lokales plastisches Fliessen zum Abbau der Spannungsspitzen, wenn der Konstrukteur keinen Radius vorgesehen hat. Praktisch löst man das Problem eher anders und zwar, indem man eine kleine Eindrehung in die Welle unterhalb des Auslaufes des Pressitzes einzubauen. Das entschärft die Kerbwirkung auch. Ansonsten hättest Du mit Deinem Pressitz eine Sollbruchstelle eingebaut. Die Kerbwirkung eines solchen Pressitzes ist extrem hoch.



Hallo Christian!

Vielen Dank erstmal für deine schnelle und leicht verständliche Antwort. (das ist hier im Forum nicht immer so) 

Das die Nabe nicht genügend eingespannt ist war mir nicht bewusst. Ich war der Meinung, dass sie mit der Kontaktflächendefinition schon genug eingespannt wäre. Es müsste demnach ja reichen, wenn ich ein Lager an der Stirnseite der Nabe einfüge, welches Auslenkungen in Z-Richtung sperrt.

Zu den Spannungsspitzen:

Gerade das ist das Ziel meiner Untersuchung.
Meine Aufgabe ist es, verschieden Nabenformen und ihre Auswirkung auf die Kerbspannungen eines Presssitzes zu untersuchen.
Rein rechnerisch sollte ich das näherungsweise seit dem 4. Semester schaffen, nun ist es meine Aufgabe, die per "Handrechnung" ermittelten Werte mit ProE und FEM Analysen nachzuweisen.
Da ich selber erst seit gut 4 Wochen mit Mechanica arbeite (und das auch nur wenige Stunden die Woche) war es für mich erst einmal entscheidend, ein beliebiges Ergebnis zu erreichen welches der Realität entspricht. Hierzu war die einfach gestaltete Nabe ideal. Sofern Spannungsspitzen auftreten und diese den Handrechnungen entsprechen, kann ich davon ausgehen, dass die annahmen in Mechanica nicht ganz falsch gewesen sind.

Da ich nun auf erste verwertbare Ergebnisse gekommen bin ist es nun an der Zeit, verschiedene Naben zu konstruieren.
Dazu gehören dann auch selbstverständlich Entlastungskerben und Ausrundungen oder Fasen um die Kerbspannungen herabzusetzen.

Sie erwähnten, dass für die lokale Netzverfeinerung ein Volumenbereich im Kontaktbereich eingeführt werden sollte. Ich hoffe ich verstehe das richtig, ansonsten bitte ich um Berichtigung.
Den Volumenbereich füge ich per "volumenbereich erzeugen" direkt in Mechanica ein, oder nicht? Soweit ich das eben probiert hatte, teilt mir ProE dann die Nabe bzw. die Welle in verschiedene Volumenmodelle auf.
Bedeutet das dann, dass an jeder volumenkörperkante das netz automatisch verfeinert wird? In dem Fall müsste ich die Nabe an den interessanten Bereichen (an den Außenkanten) ja quasi in "Scheiben" schneiden und/oder zusätzlich in Tortenstücke aufteilen um ein möglichst feines Netz zu erreichen.
Die AutoGem Steuerung brauche ich dafür nicht, oder? 

Grüße aus dem noch immer geöffneten CAD-Labor... 

Sonic

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Sonic2002
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volumenelement.jpg

 
Noch einmal zu der Erzeugung des Volumenkörpers. (für die spätere lokale Netzverfeinerung)
Ich habe versucht mehrer Volumenelemente im Randbereich der Nabe zu erstellen. (siehe Bild)
Die Nabe wurde dabei in "Scheiben" unterteilt.
Allein die Netzerzeugung dauerte mehrer Minuten und brachte ProE 2mal zum Absturz.
Was mache ich damit nun schon wieder falsch?
Ist es auch möglich, eine Verfeinerung über die Auto-Gem Option " Kantenverfeierung" zu gestalten?
Mit dieser Option kenne ich mich recht gut aus. :-)
Die Frage ist nur, ob das dann zu dem gewünschten Erfolg führen wird. Ich könnte einen Bereich um den Nabenrand erstellen, der mit einer anzahl an Punkten versehen ist und diese in die Netzerzeugung mit einfließen lassen.

Wo ist genau der Unterschied zwischen dem Volumenelement, welches ist in der Nabe einfügen lassen kann und der Kantenverfeinerung?
Da das Bauteil Achsensymmetrisch ist, müsse es ja beinahe reichen, eine Kante zu verfeinern und sich diese später in XX oder YY Richtung anzeigen zu lassen, oder irre ich mich da?

Gruss,
Sonic

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Kimmo
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erstellt am: 06. Dez. 2006 20:22    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 Nur für Sonic2002 10 Unities + Antwort hilfreich


2006-12-06_Walze.jpg

 
Zitat:
Original erstellt von Christian_imiela:
Hallo,

Die Kerbwirkung eines solchen Pressitzes ist extrem hoch.


und sieht dann in der Praxis so aus -->

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Christian_imiela
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Entwicklungsingenieur


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Hallo,

im Moment löst Du das linear Elastische Randwertproblem "Kontakt von einem Hohlylinder und einem Vollzylinder" auf Numerischem Weg. Das theoretische Ergebnis ist bekannt. An den Enden hast Du eine sogenannte Singuläre Stelle, d.h. die Spannungen werden unendlich gross. Da Du das Problem numerisch löst, kannst Du den Wert "Unendlich" nicht bestimmen, sondern der errechnete Zahlenwert hängt von der Güte der Approximation ab. Im Klartext bedeutet das, dass die berechneten Spannungen von der Elementgrösse und dem gewählten Polynomgrad abhängen. Je kleiner die Elemente und je höher der Polynomgrad, destso höher werden die Spannungen.

Die Bemühungen dieses Problem zu lösen sind ja ehrenwert, aber das Ergebnis hat mit der Realität nichts zu tun, da unsere Ingenieurswerkstoffe nicht linear elastisch sind, sondern elastisch-plastisch. Das heisst es stellen sich an der Übergangsstelle plastische Deformationen ein. Es bildet sich ein kleiner Radius in der Nabe und eine kleine Eindrückung in der Welle, das Material hilft sich selbst. "Stahl ist schlau" pflegte mein alter Chef dzu zu sagen. Wenn Du also näherungsweise einen sinnvollen Spannungszustand berechnen willst, und nicht nur akademisch ein Randwertproblem lösen willst, solltes Du einen Radius an der Nabe annehmen.

Zusätlich bildet sich Passungsrost durch Mikrobewegungen in der Übergangsstelle, da so ein Pressitz meistens mit Umlaufbiegung beansprucht wird. All dies sind Faktoren, die die Kerbwirkungszahl, als den Wert, der für die Betriebsfestigkeit massgeblich ist beeinflussen. Den kannst Du nicht numerisch bestimmen, sondern nur experimentell.

Zu Deinem Modell. Die Volumenbereiche sind falsch. Du hast sie in radialer Richtung erzeugt, sie sollten aber in axialer Richtung sein.  Du erzeugst einfach eine Art dünne Schale in der Nabe und in der Welle. Generell erzeugst Du die Volumenbereiche erzeugst dort, wo du einen hohen Spannungsgradienten erwartest. Es kann auch sinnvoll sein, diese Schale im separaten Modus von Hand mit Hexaedern zu vernetzten.

@Kimmo, Schönes Bild, davon haben wir auch einige. So kann man mit kleinen Sachen einen grossen Schaden machen ;-).


------------------
Gruss

Dr. Christian Imiela
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Maccias
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Hallo Sonic,

Volumenbereiche werden erzeugt, um den Vernetzer an wichtigen Stellen zu einem feineren Netz zu zwingen.

Weitere Möglichkeiten zur Netzverfeinerung wären:
- AUTOGEM Einstellungen verschärfen. Hat allerdings den Nachteil, dass es für das gesamte Modell gilt, und die Knotenanzahl stark in die Höhe treibt.
- Knotenanzahl für eine Kante vorschreiben. Das mache ich meist zusammen mit den Volumenbereichen, um ein einigermaßen gleichmäßiges Netz zu bekommen.


Zu Deinem prinzipiellen Vorgehen:
Kantenträger quantitativ zu beurteilen, ist nicht gerade leicht, da die Maximalspannungen eben sehr punktuell auftreten. Und wie Christian schon völlig richtig gesagt hat, haben Elementtyp und -größe darauf einen größeren Einfluss als das Pressmaß selbst. *g*
Die Welle-Nabe-Verbindungen, die ich kenne, plastifizieren sich in der Regel auch, so dass MECHANICA eigentlich das falsche Programm dafür ist.

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Sonic2002
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Guten Morgen Zusammen!

Die Aussagen zu den Spannungen und den plastischen Veformungen am Nabenrand und entsprechend auf der Welle sind mir schon klar.
Ich hatte dieses Modell nur gewählt, um wie schon erwähnt, erst einmal nachvollziehbare Ergebnisse zu erzielen.

Die AutoGEM Einstellungen in die Höhe zu treiben kam mir ebenfalls in den Sinn, jedoch sind die für die Untersuchung relevanten Stellen im vergleich zum Modell sehr klein. Die Knotenanzahl im Gesamtmodell in die Höhe zu treiben würde in diesem Fall lediglich die Rechenzeit potenzieren, darum habe ich Abstand davon genommen.

Theoretisch wäre ein 2D Modell ja schon vollkommen ausreichend, da die Spannungen rotationssymmetrisch um die Welle verlaufen.
Darum habe ich nun einmal den Rechenlauf mit Kantenverfeinerung um den Nabenrand laufen lassen. Ebenfalls habe ich Volumenbereiche wie Christian beschrieben hat konstruiert. Die Knotenanzahl steigt dadurch zwar ebenfalls enorm, aber ein Versuch ist es wert zu sehen was passiert.
Zur Zeit laufen 2 Berechnungen, die mit Kantenverfeinerung und eine mit Volumenbereichen.

Die Aussage, je kleiner die Elemente des Netzes sind, desto höher steigt meine Spannung am Rand werde ich damit ja gut nachweisen können. (der Vorteil wenn man früh in der Uni ist... mehrer Rechner  )
Das ist ja ebenfalls Ziel der Untersuchung.
Es soll aufgezeigt werden, welche Möglichkeiten mit ProM machbar sind und wie sich verschiedene Naben und Netze im vergleich zu realen Modellen verhalten.

An meine Nabe habe ich zur Zeit eine Rundung mit r= 1mm angebracht. Die Auswirkungen dieser "Entlastungskerbe" müsste mir ProM ja in kürze liefern.

Dann komme ich ja eigentlich erst zu meiner eigentlichen Aufgabe, Unterschiedliche Nabenformen auf ihre Spannungsauswirkungen zu untersuchen.
Im späteren Bericht werde ich dann sicherlich auch angeben, dass ein "scharfe" Kante nicht der Realität entspricht und Verrundungen oder plastisches Fließen an der Nabe auftreten würde.

Zwar ist meine Aufgabe es mir ProM zu berechnen und Vergleiche zu der Realität zu ziehen, aber welche Programm würdet ihr in diesem Fall dann vorschlagen? (Maccias erwähnte, dass Mechanica eigentlich das falsche Programm dazu wäre)

Ist es eigentlich auch machbar, die Plastizität des Materials mit in die Berechnungen einfließen zu lassen? Sicherlich ist das nicht leicht und erfordert eine Menge Erfahrung, aber kann ProM das überhaupt?

PS: Der Kurs basiert auf "Try and Error". Nach kurzer ProM Einführung und Klärung der Aufgabenstellung sind wir Studenten demnach auf uns gestellt und müssen ProM mehr oder weniger selber erforschen und die Grenzen des Programms finden. Darum auch meine, teilweise recht "simplen" Fragen.
Ich glaube jedoch, durch eure Aussagen schon eine große Menge über die Vorgehensweise von ProM und deren Berechnungen gelernt zu haben.
Dafür erstmal ein großes Danke und ein dickes Lob für eure Mühen!

Gruss,
Sonic

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Maccias
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Plastizität? Nein, gerade das kann MECHANICA eben nicht.
Bei uns werden solche Sachen mit ABAQUS gerechnet. Christian würde wahrscheinlich MARC empfehlen. Ist aber eigentlich egal....

Elastische Rechnungen auf plastische Versuche (oder Realitäten) abzugleichen, erfordert jede Menge Erfahrung und bleibt dennoch recht schwammig.....
Will heißen: Deine Aufgabenstellung an sich beinhaltet schon eine sehr gefährliche Kombination, nämlich die von Plastizität und MECHANICA. *g*

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proe_2d_kontakt.zip


graphen_2d_kontakt.zip

 
Hallo Sonic,

für Dein akademisches Problem brauchst Du keine großartigen Rechnerkapazitäten, anbei habe ich Pro/E-Daten angehängt, um das zu verdeutlichen. Sorry, wenn meine Erklärungen nicht verständlich rübergekommen sind.

Gruss Paul

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erstellt am: 07. Dez. 2006 11:43    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 Sonic2002 10 Unities + Antwort hilfreich

Jepp Matthias,
ich hätte Marc empfohlen, aber nur weil wir eben kein Abaqus haben, ansonsten ist es hoffentlich wirklich egal. Und Paul hat natürlich vollkommen recht, es ist nicht sinnvoll das Problem in 3-D zu rechnen.

------------------
Gruss

Dr. Christian Imiela
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Sonic2002
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erstellt am: 07. Dez. 2006 11:48    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

Das habe ich eben auch gemerkt!

Ansich hätte ich da wohl auch von alleine drauf kommen können/müssen!

mein letzer 3D Rechenlauf läuft noch durch, dann werde ich im 2D mal weiterarbeiten. (Ein schönes 3D Modell im Bericht macht sich immer gut.. sieht nach Arbeit und Aufwand aus... bunte Bilder kommen ja immer an)

Die Rechenzeit die dabei gespart wird ist ja enorm. (Habe mir das Modell von Paul eben angesehen. )
Da hatte ich die einfach 2D Lösung direkt vor Augen, erzähle selber noch, dass es 2D besser wäre weil es ja eh alles rotationssymmetrisch ist, und dann komme ich nicht drauf. ÄRGERLICH.

Dann werde ich mich mal an meine eigentliche Aufgabe machen und verschiedene Nabenformen untersuchen...

Ergebnisse kann ich auf Wunsch ja gern noch posten.
Sollte ich nochmal fragen habe, hier bin ich ja gut aufgehoben. 

Dank nochmal...
Gruss,
Sonic

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