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Ich habe ein Problem bei einer Modalanalyse in ProMechanica.

Es handelt sich bei dem zu simulierenden Teil im eine Aufspannvorrichtung, die mit 8 Schrauben an einem Shaker befestigt wird. Die realen Resonanzdaten habe ich also, ich möchte für zukünftige "projekte" eine möglichst gute Übereinstimmung zwischen Simulation und Realität erzielen.

Wenn ich die Aufspannvorrichtung alleine analysiere, kriege ich zwar ein paar Eigenmoden, die legen allerdings recht weit entfernt von der Realität. Also habe ich in einem Assembly Teil eine Platte eingebaut, diese Platte ist per Randbedingungen festgehalten, die Aufspannvorrichtung ist über 8 Schrauben (Verbindungselemente) an eben dieser Platte befestigt.

ProMech rechnet es auch ohne Fehlermeldung, allerdings kommen da Eigenmoden raus, die erst recht nicht stimmen können (Resonanzfrequenzen im Bereich von 0 Hz).

Woran kann das liegen? An den Eigenschaften der Schrauben?

Bin für Tipps dankbar!!

Tobi

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Eigenfrequenz = 0 heisst, dass Dein Bauteil/ Deine Baugruppe nicht gelagert ist!
Rechne die Modalanalyse doch einfach mit Randbedingungen in den 8 Schraubenlöchern! Dann sollten auch sinnvolle Ergebnisse rauskommen......

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Naja, das ist ja genau das Problem!

Mit Randbedigungen in den 8 Schraubenlöchern kommt zwar was raus, aber die Eigenmoden stimmen hinten und vorne nicht mit der Realität überein, weil, ich nehme stark an, die Steiffigkeit der Schraubenanbindung an den Shaker eine Rolle bei der Resonanzfrequenz spielt! Deswegen habe ich ja die Unterplatte modelliert und die Aufspannvorrichtung relativ realitätsgetreu mit Hilfe der 8 Schrauben an der Platte befestigt.

Eigenfrequenz 0 <-> keine Einspannung. Hm. Ich habe der Aufspannvorrichtung selbst auch schon mal noch zusätzlich Randbedingungen auferlegt. Ändert nix am Ergebnis. Ist eine etwas seltsame Geschichte!

Tobi

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Wahrscheinlich fliegen Dir halt Deine Schrauben durch die Luft! 
Wieviele Eigenfrequenzen = 0 hast Du denn?
Die einfachsten Fehlerquellen E-Modul und Dichte hast Du überprüft?

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Sodala ;-) hab des Übels Wurzel gefunden! Das Zweite Teil, in dem die Schrauben verschraubt werden sollten hatte von der Kopiegeometrie vom erzeugen noch eine Fläche oben auf. Da hat scheinbar die Randbedingung in die Fläche gegriffen und somit war der Rest des Modells nicht eingespannt.

Wie dem auch sei, Fläche raus, Schrauben neu definiert und jetzt gehts. Allerdings ist das Ergebnis immer noch weit weg von der Realität.

Mal ne blöd Frage : Wenn ich in ProMech zur Verifikation einfach mal nen einfachen Feder-Masse Schwinger baun will ... und mir von dem Teil die Eigenfrequenzen analysieren lasse ... wie würde man da vorgehen?

Mein Problem ist folgendes : ich bräuchte praktische was unendlich steifes mit unendlich großer Masse, an dem ich meine Aufspannvorrichtung verschrauben kann, weil ich eben nur die Resonanzfrequenz von der Aufpannvorrichtung mit den Schrauben wissen will und nicht die von einem Teil, welches da noch mit dran hängt zum einspannen. Ich hoffe ich kanns halbswegs verständlich machen?!

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Stell Dein Modell doch einfach mal rein!
Normalerweise sind die Modalanalysen von MECHANICA schon sehr brauchbar. Sicher, dass der Versuch genau die Resonanzfrequenzen von dem Bauteil gemessen hat? 

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ein_massen_schwinger.zip

Hallo qdriver79,

also ein Ein-Massen-Schwinger läßt sich ganz einfach bauen: Du brauchst zwei Punkte, dazwischen eine einfache Feder in MECHANICA definiert und an einem der Punkte eine Masse. Den anderen Punkt festhalten. Bei dem Massenpunkt am besten die Rotationen sperren und die Verschiebung nur in einer Richtung zulassen, genau wie die Federkraft. Nun kannst Du die (einzige) Eigenfrequenz ausrechnen. Daraufhin auch freie Schwingungen, aber auch sonstige dynamischen Sachen ausprobieren. Bei meinen Tests hatte ich Unterschiede erst im Nanometerbereich, siehe Anhang.

Gruss Paul

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Danke für die zahlreiche Hilfe, auf den Ein-Massen-Schwinger bin ich selber jetzt auch gekommen ;-) hätte vielleicht erst probieren sollen und dann posten ;-) Funktioniert mittlerweile auch mit Bauteilen in Assemblys (wenn man sie mit Federn verbindent errechnet ProMech die richtige Reso Frequenz, habs mal zu Fuß nachgerechnet)

Das Problem mit meiner Aufspannvorrichtung bleibt leider bestehen, Irrtum von Seiten des Versuchs ist ausgeschlossen, die ermittelte Resonanzfrequenz (im Versuch) ist definitiv die richtige!

Trotzdem schon mal reichlich Dank an der Stelle!

Tobi

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Ohne Modell wird's jetzt ziemlich schwer.....
Könnte sein, dass Du vielleicht die Vorspannung mit berücksichtigen musst. Sind die Frequenzen in der Simulation zu niedrig oder zu hoch?

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Hallo,

Vorsicht Leute, eine Verschraubung ist eine nichtlineare Angelegenheit! Da gibt es keine Eigenmoden oder Frequenzen. Wenn es denn linear gerechnet werden soll, dann bitte beide Bauteile verschmelzen, ansonsten kommt nämlich Quatsch heraus.

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Gruss

Dr. Christian Imiela
SMS-Demag
Strukturanalysen

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Wow, das ist ein Feedback hier!

Wenn ich Montags wieder in der Firma bin stell ich mal das Modell mit ein! Die errechnete Frequenz ist um einiges zu niedrig. Errechnet in der Größenordnung 200 Hz, gemessen in der Größenordnung 1 kHz!

@Christian : Verschraubung nichtlinear? Wirklich? Das ProMech Ersatzmodell (Feder) sieht aber linear aus? Oder meinst Du, dass ProMech etwas linearisiert was real nichtlinear ist und deswegen Blödsinn rauskommt?

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Hallo Tobi,

ja, eine Verschraubung ist nichtlinear, da Du hier ein Kontaktproblem vorliegen hast. Nur bei geringer Belastung, wenn davon ausgegangen werden kann, dass sich die Kontaktfläche nicht verändert, darf man die Teile verschmelzen. Zur Bestimmung der Schraubenkräfte muss man das Kontaktproblem  inclusive Vorspannung rechnen.

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Gruss

Dr. Christian Imiela
SMS-Demag
Strukturanalysen

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Na, wenn die errechneten Frequenzen zu niederig sind, dann schau doch mal, wie die Frequenzen aussehen, wenn Du die gesamte Kontaktfläche fest einspannst (quasi als Ersatz für die Vorspannkräfte)!

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test1.zip

Hallo erstmal!

Danke für das gute Feedback und sorry für die verspätet Antwort, ich durfte eine Woche lang das Bett hüten. Hab mir mit nem Kollegen jetzt extran nochmal die Arbeit gemacht, das besagt Teil (im Anhang) auf dem Shaker zu untersuchen. Es ist tatsächlich so, dass 2 der Frequenzen die ProMech errechnet (240 und 360 Hz) an den angegebenen Punkten maximale Auslenkung erzeugen und sowas wie ne Resonanz darstellen. Allerdings findet ProMech erstens die gemessene Hauptresonanz bei 1300 Hz nicht und zweitens findet es eine ganze Menge anderer Reso Frequ die in der Praxis nicht auftreten.

Das mit den Schrauben stimmt allerdings, je nach Vorspannung wird das ganze dann nichtlinear und es kommt schmarrn raus.

Es sind übrigens 12 Schrauben, nicht 8 wie ich oben mal geschrieben habe, sorry, ist mein Fehler. Im Modell hab ich die richtige Anzahl an Schrauben verwendet.

Eine feste Einspannung der Kontaktfläche ... bringt auch nicht das gewünschte Ergebnis. Bis jetzt. Werde mal noch weiter probieren!

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ef1.zip

Hi,

ich denke, es kommt hier hauptsächlich auf die Idealisierung der Schraubenverbindung an. Bei meinen Tests waren die Eigenfrequenzen im erwarteten Bereich.

Eine Frage noch: im Modell gibt es 12 Löcher mit dem Durchmesser 8mm.
Was soll denn da durch, M8? Noch eine Option bietet die vorgespannte Modalanalyse, dort können zusätzlich die Ergebnisse einer statischen Analyse berücksichtigt werden.

Gruss Paul

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Also bei dem angehängten File "test_1" ist bei mir die erste Eigenfrequenz 4877 Hz, ohne an dem Modell etwas geändert zu haben..... 

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Hi,

"...Also bei dem angehängten File "test_1" ist bei mir die erste Eigenfrequenz 4877 Hz, ohne an dem Modell etwas geändert zu haben....."

das angehängte Modell habe ich so nicht gerechnet, der erste Befehl war "Neues Simulationsmodell". Es wäre sicher nicht zulässig, die ganze Fläche einzuspannen. Aber auch die kompletten Schraubenlöcher nicht, da die Klemmlänge doch recht groß ist. Streng genommen wäre eine vorgespannte Modalanalyse angebracht. Man müsste dabei die Schrauben geschickt idealisieren, z. B. Temperaturlasten (ohne Kontakt) einsetzen usw. Um das ordentlich zu testen, würde man wahrscheinlich ein Arbeitstag brauchen. Wir haben übrigens festgestellt, dass MECHANICA mit einem Standardnetz und adaptiver Einschrittkonvergenz die Modalanalysen nicht genau genug rechnet. Wir hatten über 5% überhöhte Werte für die Eigenfrequenzen. Erst mit einem feineren Netz und der Mehrfachkonvergenz waren die Ergebnisse zufriedenstellend.

Gruss Paul

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Na Respekt!

Wenn Du mir jetzt noch sagen kannst, wie Du auf diese Frequenzen gekommen bist?! Sprich Randbedingungen und Einspannung?! Mit den 5% könnte ich gerade noch leben, aber ich komm ja nicht mal in die Nähe von den 1300 Hz!

Edit : Ja, es sind Schrauben der Größe M8!

Edit 2 : Was ist mit den Resonanzen bei 240 und 360 Hz? Hast Du die auch? Die treten nämlich in der Praxis ebenfalls auf, in meiner Simulation auch, aber eben auch noch andere. Seltsame Sache. Wobei die Resonanz bei 1300 Hz um Größenordnungen heftiger ist als bei 240 und 360.

Danke nochmal

Tobi

[Diese Nachricht wurde von qdriver79 am 17. Okt. 2007 editiert.]

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Hallo Tobias,

wie ich schon sagte, die Schraubenverbindung ist entscheidend. Stelle am besten die Baugruppe ins Forum, mit allen Schrauben und auch dem Teil, in dem die Schrauben festgemacht sind. Außerdem beschreibst Du den Test etwas genauer. Wenn Du mein Testmodell haben möchtest, dann könntest Du gleich Deine Mail-Adresse angeben.

Gruss Paul

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Tatsache ist aber, dass das angehängte Modell Test1 weder die Frequenzen 240 und 360 Hz noch die Frequenz 1300 Hz errechnet, sondern mit 4877 Hz beginnt. Irgendwie liegen hier viel zu wenig Informationen vor.... 

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