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komplett_standard.jpg

Hallo zusammen,

Zurzeit versuche ich ein Knochen-Knorpelmodell zu erstellen. Vereinfacht möchte ich dazu ein System bestehend aus einer Kugel, die senkrecht auf eine Platte drückt, berechnen lassen. Die Platte sowie die Kugel sind durch Knorpelflächen ergänzt (siehe Bild). Die Platte soll als festeingespannt angenommen werden. Materialdaten habe ich soweit definiert und zugewiesen.

Rein physiologisch möchte ich zeigen, wie ab einer bestimmten Kraft ein Durchbrechen (bzw. verdrängen des knorpels) der Kugel auf die Platte zu sehen ist.

Nach Berechnung erhalte ich immer einen schwerwiegenden Fehler, welcher den Hinweis darauf lenkt, dass die Bauteile nicht richtig eingespannt sind.
Ich befasse mich erst seit kurzer Zeit mit ProM und bin überfragt wie ich die Bauteile richtig einspannen muss um eine Simulation durchrechnen zu können.

Kann mir jemand weiterhelfen?
Vielen Dank für Eure Bemühungen und Hilfe.

Grüsse Sev

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Hallo Sev,

am besten wäre, wenn Du die Pro/E-Daten ins Forum stellst. Das Problem ist mit MECHANICA wahrscheinlich nicht lösbar - welche Materialeigenschaften haben die Teile? Wie haftet Knorpel auf dem Knochen?

Ansonsten allgemeine Tipps:
- Modell vierteln, dadurch wären 2 Freiheitsgrade weg
- Platte oder Kugel in der Kraftrichtung abstützen, dritter Freiheitsgrad weg
- Kontakte definieren, Vernetzung im Kontaktbereich sehr fein
- Das nicht festgehaltene Teil mit der Kraft beaufschlagen

Viel Erfolg
Gruß Paul

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CADPARTS.zip

Hallo ToTacheles,

vielen Dank für deine Antwort.
Die Dateien stelle ich in den Anahng.

Ich habe vorerst Materialeigenschaften aus der bekannten Materialbibliothek von ProM verwendet. Knochen habe ich die Eigeschaften von Stahl zugewiesen und Knorpel die Eigenschaften von Plastik. Ich bin gerade noch dabei mir die mechanischen Eigenschaften von Knorpel zusammenzusuchen, deshalb traf ich vorerst diese Wahl. Für mich ist es auch jetzt wichtiger das Modell durchrechnen zu können ohne Fehler

Die Verbindung von den jeweiligen Untergruppen habe ich mir so vorgestellt. Die Kugel mit dessen Knorpel sind fest aneinander verbunden. Das gleiche gilt für die Untergruppe, Platte mit dessen Knorpel, auch dort herrscht eine feste Verbindung. Diese beiden Untergruppen liegen einfach aufeinander (siehe vorheriges Bild in erster Mail. Der Kugelknorpel liegt einfach auf dem Plattenknorpel auf. (keine feste Verbindung).

Noch eine andere Frage zu deinen Tipps. Was verstehst du unter Modell vierteln?

Jedenfalls schonmal recht herzlichen Dank für deine Hilfe.

Beste Grüsse Sev

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gelenk_knorpel.zip

Hallo Sev,

anbei eine ähnliche Pro/E-Baugruppe, Deine Daten waren mit der Studentenversion erstellt. Das Modell wäre so formell OK, die Materialeigenschaften sind für mich nach wie vor sehr fraglich.

Gruß Paul

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Hallo Paul,

vielen Dank für deine Hilfe. Teste gerade alles, schaut soweit gut aus.

Die Studentenversion kommt daher, da ich an der Uni die Sachen mache.

Beste Grüsse Severin

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Ich fürchte das weit größere Problem wird sein, die Materialeigenschaften entsprechend darzustellen. Da könntest Du - je nach ProMech Version und auch so - schnell an die Grenzen gelangen. Knochen geht ja grade noch, aber der Knorpel ... ich bin zwar kein Mediziner aber ... ich glaube Hooke bzw. linearer Spannungs-Dehnungszusammenhang versagt da, oder?

Gibts da eigentlich Ersatzmodell? Wenn ja welche. Wenn Du uns sagst wie das Ersatzmodell aussieht, könnte man Dir hier auch bestimmt sagen, ob die Bemühungen Aussicht auf Erfolg versprechen!

Tobi

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hallo sev,

ich würde das modell sogar auf 2d runterbrechen (rotationssymmetrische scheibe)

zu sehen wie die kugel durch die platte bricht dürfte meiner meinung nach allerdings nicht funktionieren.

du könntest höchstens den kontaktdruck mit der zulässigen flächenpressung vergleichen.

grüße
nico

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Hallo!

ich denke auch das der normale Hook'sche Spannungs-Dehnungszusammenhang nur bedingt zu verwenden ist. Ist natürlich alles eine Frage der Genauigkeit und der Größe der Verformung. Bei hohen Genauigkeiten muss man dann nichtlinear rechnen (Materialmodelle). Bloß leider geht das nicht in Mechanica.

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Hallo zusammen,

sorry dass ich erst antworte, hatte eine ziemliche Grippe.

Ich stehe selber vor einem Problem. Ich wollte zuerst auch mit Ansys anfangen aber mit PRO E kenne ich mich einfach besser aus.

Zurzeit warte ich immernoch auf die genauen Daten bzw. Knorpelmaterialeigenschaften. Das Buch ist unterwegs. Die  Problemstellung recht kompliziert. Man hat zwar schon Versuche an Schweinen gemacht aber recht ohne Erfolg. Darum wurde ich gefragt wie man das Problem vielleicht am Rechner erörtern könnte.
Das Verhalten des Knopels auf Belastung ist definitiv nichtlinear. Deshalb habe ich mal angefangen  mit dem Kugel-Platte System und somit erstmal ein einfaches Modell aufzubauen um Ideen zu finden wie man auf naturgetreue Abbildungen referenzieren kann.

Ich werde euch jedenfalls auf dem laufenden halten. An einem Ersatzmodell bin ich gerade dran.

Jedenfalls schonmal rechtherzlichen Dank für eure Unterstützung.

Beste Grüsse Severin

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