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Hallo Forum,

eine immer wieder gestellte Frage: Ist ein Kontaktspalt erforderlich, wenn ja, wann?

Am besten anhand von FE-Modellen argumentieren, wenn möglich.

Gruss Paul

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Der Sinn eines Kontaktspaltes ist es ja, Knotenverschmelzungen der beiden Kontaktflächen zu vermeiden. Knotenverschmelzungen kommen nach meiner Erfahrung nur vor, wenn Kanten der beiden Kontaktflächen in einer Ebene und nahe beieinander liegen. Welchen Einfluss Genauigkeiten und Verschmelzungstoleranz darauf haben, kann ich leider nicht sagen.

Um Knotenverschmelzungen zu vermeiden, habe ich mehrere Möglichkeiten, z.B.
- Kontaktspalt modellieren
- im unabhängigen Modus: Teile erst auseinanderziehen, dann einzeln vernetzen, wieder zusammenschieben, danach erst Kontakte definieren

Bei der letzteren Vorgehensweise im unabhängigen Modus (die ja auch von PTC für Kontaktrechnungen empfohlen wird) hatte ich noch keine Probleme mit Knotenverschmelzungen.

Fazit: Nein, es ist kein Kontaktspalt erforderlich, aber man muss dann eben im unabhängigen Modus rechnen.

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bg_o_spalt.zip

Hi,

danke für die Antwort. Die Genauigkeit hat nach meiner Erfahrung tatsächlich einen sehr wesentlichen Einfluss. Anbei eine Baugruppe mit Schraubenvorspannung und ohne Kontaktspalt, rechnet im integrierten Modus. Bei solchen Problemen ist es z. B. gefährlich, einen Kontaktspalt zu erzeugen, d. h. wenn die Vorspannung und die Betriebskraft gleichzeitig aufgebracht werden. Leider darf die Kontaktanalyse keine Vorspannungsanalyse sein, darum wohl die Probleme.

Hättest Du vielleicht ein Beispiel mit "Knotenverschmelzungen"?

Gruss Paul

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Da bin ich aber froh, dass das mal jemand anspricht. Immer mehr wird Kontakt mit Mechanica gerechnet, da ist diese Frage von immer größerer Bedeutung. Ich selbst verwende andere Programme für Kontaktrechnungen, daher habe ich in Mechanica wenig Erfahrung speziell mit dieser Problematik. Ich bin aber dabei, für Mechanica-Einsteiger in unserer Firma ein Tutorial zu erstellen und weiß echt nicht, was ich bezüglich des Kontaktspaltes reinschreiben soll. "Laßt es bleiben mit Mechanica und Kontakt" ist genauso wenig akzeptabel für Gelegenheitsanwender wie "Geht in den unabhängigen Modus". Ich habe also einige Testrechnungen durchgeführt und für mich sieht es so aus, als ob manchmal einzelne Knoten verschmolzen sind und manchmal nicht (habe WF2). Wenn ich mich nicht vertan habe oder vielleicht eine wichtige Voreinstellung übersehen habe, ist dies der worst case bezüglich Prozess-Sicherheit.

Das Problem beim Kontaktspalt ist ja, dass er in die Berechnung eingeht, es ist für die Resultate nicht egal wie gross er ist. Man kann ihn also z.B. für Presspassungen gebrauchen, indem man eine Durchdringung modelliert. Ob das dann aber als Presspassung oder als verschweißtes Bauteil gerechnet wird, hinge dann von der Modelltoleranz sowie dem Betrag der Durchdringung ab. Bei mir kam nie die "verschweißte" Variante heraus, wohl aber manchmal ein Gemisch aus beidem.

Ich habe dann versucht, Trennflächen ("Interfaces" in der englischen Version) einzufügen, neben dem Kontakt, aber das hat nur zu Fehlermeldungen geführt.

Klärende Hinweise sind sehr willkommen.

Gruss
Andreas

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Hallo Andreas,

wir müssen noch unterscheiden, wofür eine Kontaktdefinition steht. Oftmals ersetzt die Kontaktbedingung eine Randbedingung, oder dient einer momentfreien Kraftübertragung an Gelenken.

Könntest Du vielleicht ein Beispiel mit verschmolzenen Knoten ins Forum stellen?

Analysen mit Durchdringung sind ab Wildfire 2 auch im integrierten Modus (bedingt) möglich. Weil die Vernetzung aber nicht wie im unabhängigen Modus "verschoben" werden kann, gibt es noch viele Probleme. Ansonsten erzeuge ich eine Presspassung mittels einer Temperaturlast, rechnet wunderbar schnell im Vergleich zu Durchdringungen, da dort schon zu Beginn Kontakt detektiert und gerechnet wird.

Gruss Paul

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Zitat:

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Original erstellt von Andreas Steinert:
Ich bin aber dabei, für Mechanica-Einsteiger in unserer Firma ein Tutorial zu erstellen und weiß echt nicht, was ich bezüglich des Kontaktspaltes reinschreiben soll. "Laßt es bleiben mit Mechanica und Kontakt" ist genauso wenig akzeptabel für Gelegenheitsanwender wie "Geht in den unabhängigen Modus".

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So ne Art Tutorial gibt es bei uns auch 
Ich sehe das allerdings etwas anders: Der "Gelegenheitsanwender" kann nun eben mal nicht alles rechnen. Und Kontaktrechnungen sind meiner Meinung nach für erfahrene Anwender. Wenn man Kontaktrechnungen zu einfach machen möchte, kommt meistens doch nur Müll raus.
Sprich: in unserem Tutorial steht quasi drin "Lasst es bleiben mit MECHANICA und Kontakt oder geht in den unabhängigen Modus" 

Zum Thema: Beispiel folgt noch.

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Hi,

es geht hier nicht primär darum, ob und wann erfahrene Benutzer im unabhängigen Modus rechnen (mögen).

Wir sollten dem Problem auf den Grund gehen, wann und warum es z. B. zu ungewollten Knotenverschmelzungen kommt?
Haben wir Möglichkeiten, dies zuverlässig zu vermeiden? Können wir überhaupt eine Methode vorschlagen?

Dafür können wir objektiv nur anhand von Modellen diskutieren, denke ich.

Gruss Paul

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Bei Durchdringungen kommt es definitv zu Knotenverschmelzungen, wenn senkrecht zu den Kontaktflächen Trennebenen vorhanden sind. Bestes Beispiel: Viertel- oder Halbmodelle mit Durchdringungen erzeugen meiner Erfahrung nach immer Knotenverschmelzungen.....

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pv_durchdr.zip

Hi,

anbei ein einfaches Beispiel zum Pressverband mit Trennflächen und Durchdringung. Ich kann keine Knotenverschmelzungen (grobes Netz auch dabei) erkennen. Hast Du ein Beispiel dazu?

Gruss Paul

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Hab mal kurz an Deinem Beispiel herumgespielt:
- Ich kann in der Tat keine Durchdringungen erkennen
- Vllt liegt das Problem an den Schnittstellen? Wenn ich eine herausnehme, dann kommt es zu Verschmelzungen.

Ein eigenes Beispiel muss ich bei Gelgenheit noch suchen.....

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Hallo,

habe mir jetzt nochmal Zeit genommen und meine Rechnungen geprüft. Ich bin jetzt der Meinung, dass doch keine Verschmelzung stattgefunden hat. Das Beispiel ist sehr simpel: Ein Zylinder ("Welle", 360°-Modell) an beiden Enden jeweils in einer Bohrung mit Kontakt gelagert, die Bohrungen befinden sich in einem einzigen Bauteil, so eine Art Gabel. Gabel ist festgehalten, Welle mit einer Querkraft über SurfaceRegion symmetrisch auf Biegung belastet.

Wenn ein kleiner Spalt modelliert ist, oder Spalt = 0 in der Kontaktfläche definiert ist, sieht das Ergebnis gut aus. Wenn aber eine minimale Durchdringung (Presspassung) modelliert ist, scheint der Biegung eine leichte Drehung der Welle überlagert zu sein. Das habe ich fälschlicherweise so interpretiert, dass die Welle da an einem Knoten festhängt und deswegen die Biegung unsymmetrisch wird. Es ist aber wohl so, dass dies durch die Kombination von Pressung und unzureichender Lagerung erzeugt wird. Die Rechnung ist numerisch instabil und wird nur durch Mechanica-interne Tricks (auch ein Thema, über das man sich mal austauschen sollte) überhaupt zur Konvergenz gebracht. Daher das etwas unberechenbare Verhalten, dass ich erst auf eine Knotenverschmelzung zurückgeführt habe, sorry.

Was passiert, wenn man das Bauteil schneidet um Symmetrien zu nutzen, habe ich nicht untersucht (ich mache das so nebenher, habe nicht so viel Zeit dafür). Ich weiss aber, dass eine Presspassung beispielsweise in einem Viertelmodell in den "Vor-WF-Versionen" überhaupt nicht funktioniert hat, der Vernetzer ist ausgestiegen, wenn sich 2 Flächen sozusagen in-plane überlappten. Jetzt geht es ja, aber vielleicht ist da immer noch ein Bug drin....

Gruss
Andreas

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Zitat:

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Original erstellt von Maccias:
Hab mal kurz an Deinem Beispiel herumgespielt:
- Ich kann in der Tat keine Durchdringungen erkennen
- Vllt liegt das Problem an den Schnittstellen? Wenn ich eine herausnehme, dann kommt es zu Verschmelzungen.

Ein eigenes Beispiel muss ich bei Gelgenheit noch suchen.....

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Hi,

ohne Schnittstellen geht das nicht. Ich rechne dennoch nie mit Durchdringungen, da dort schon im ersten Step der Kontakt gefunden und gerechnet wird. Die entsprechenden Rechenzeiten habe ich aber nie gründlich verglichen.

Gruss Paul

[Diese Nachricht wurde von ToTacheles am 10. Mrz. 2008 editiert.]

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Zitat:

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Original erstellt von Andreas Steinert:
Hallo,

...Das Beispiel ist sehr simpel: Ein Zylinder ("Welle", 360°-Modell) an beiden Enden jeweils in einer Bohrung mit Kontakt gelagert, die Bohrungen befinden sich in einem einzigen Bauteil, so eine Art Gabel. Gabel ist festgehalten, Welle mit einer Querkraft über SurfaceRegion symmetrisch auf Biegung belastet...

...Was passiert, wenn man das Bauteil schneidet um Symmetrien zu nutzen, habe ich nicht untersucht...

Gruss
Andreas

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Hallo Andreas,

wir nutzen Symmetrien grundsätzlich aus, das spart enorm Rechenzeiten.
Könntest Du das Beispiel ins Forum stellen?

Gruss Paul

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H@llo @lle!

Kontakte.... mhhh ein heikles Thema mit ProMech... vielleicht wirds
ja mit WF4 besser... ich hoffe sehr darauf, da das aus meiner Sicht
so wie zBsp. der im Vergleich zu anderen linearen FEM Programmen
(wie DesignSpace von ANSYS) der Vernetzungsalgorithmus uva. auch
immernoch sehr schlecht und vorallem langsam ist und fast kein
manuelles eingreifen im verbundenen Modus zulässt! (Elementform etc.)

Ich weis ja nicht in wie weit diese Config Option bekannt ist, aber
ich verwende diese beim rechnen mit Kontakten in ProMech immer...

sim_asm_modelling = NO

Diese Option bewirkt, das kein verschmelzen der Bauteile erfolgt!
Am besten ihr probierts mal aus...
Ich habe diesen Tip von Urs Simmler mal bekommen als ich richtige
Gewindemodelle (2D Achssymmetrie) in Bearbeitung hatte...

Beste Grüße

Robert 

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Hallo Robert,

leider gibt es tatsächlich kaum Möglichkeiten für die Elementform im integrierten Modus. In der 2D-Achsensymmetrie schalte ich meistens die Vierecke aus (aus ästhetischen Gründen ). Hättest Du vielleicht ein Modell, wo die von Dir angesprochene Config-Option verwendung findet? Sind es Durchdringungen?

Gruss Paul

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H@llo Paul,

Nein leider, gerechnetes Beispiel habe ich zur Zeit keines bei der
Hand... da ich im Moment in Krankenstand bin!

Nach meiner Rückkehr ins Arbeitsleben  (vorraussichtlich 24.03.) sende
ich eines, bzw. reiche ich es nach...

Gruss

Robert

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spalt-ohne_spalt.zip

Hi,

anbei ist ein Beispiel (Vergleichsrechnung) von einem Pressverband, gerechnet als 2D-Achsensymmetrie mit Spalt und ohne Spalt. Die Analyse ohne Spalt lief etwas "robuster" (PowerPoint anbei).

Gruss Paul

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nabe_drdr.zip

Nachtrag:

Pressverband nun auch mit Durchdringung gerechnet, leider funktioniert das nicht im integrierten Modus, die oben erwähnte Config-Option hat auch nicht geholfen.

Gruss Paul

PS: Die Analysen sind nicht einfach zu vergleichen, aber das Ergebnis mit Durchdringung im unabhängigen Modus ist wohl schöner.

[Diese Nachricht wurde von ToTacheles am 13. Mrz. 2008 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von ToTacheles am 14. Mrz. 2008 editiert.]

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Drdr_vs_ohne_Spalt.zip

Hi,

mein Vergleich ist fertig: die Rechnung ohne Spalt (7164 Elemente) im integrierten Modus war etwas schneller: 4 Min. 35 Sek.

Die Analyse mit Durchdringung (7759 Elemente) im unabhängigen Modus dauerte 5 Min. 36 Sek.

=> Insgesamt ist die Methode im integrierten Modus die schnellere,
da im unabhängigen noch die Vernetzung geschoben wird.

Gruss Paul

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Hi,

eine Zwischenbilanz von meiner Seite:
Es gibt wohl bisher noch kein Kochrezept bzgl. Spalt oder kein Spalt etc.

Allerdings gibt es Fälle, wobei mit Durchdringung im unabhängigen Modus gerechnet werden soll, z. B. Vorspannung mit überlagerter Wärmeeinwirkung.

Gruss Paul

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