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Hat einer mal ein paar Tipps wie man am besten Baugruppen aus Schalenelemente erstellt ?

Mache gerade ein Vergleich von Schalen und Volumenelemten.

Die Ergebnisse weichen bei der Schale jedoch stark an denen
der Volumenelemente ab. Vom Gefühl her traue ich im Moment eher
den Volumenelementen.

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Hallo noxx,

das ist jetzt nicht allgemeingültig, aber als Faustregel kann man sagen, dass für dünnwandige Bauteile wie beispielsweise Blechen, Schalenelemente verwendet werden, wohingegen "dickere" Bauteile mit  Solidelementen aufgebaut werden.

Solidelemente besitzen nur 3 translatorische Freiheitsgrade und sind bei einer Vernetzung dünnwandiger Bauteile mit nur einem Element über die Wandstärke zu biegesteif. Eine Vernetzung mehrerer Elemente über die Wandstärke kann hier Abhilfe schaffen.

Gruß,

1960NX

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Läßt sich niemals allgemein beantworten, sondern hängt immer individuell vom jeweiligen Anwendungsfall ab. Dünn- oder dickwandiges Bauteil, lineare oder nichtlineare Analyse, Strukturmechanik oder Umformsimulation, plastische Deformation ja/nein und, und, und...

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Es sind vorwiegend dünnwandige Blechteile (bis 15mm).

Aber es sind auch dickere Elemente drin. Habe nun alles mit
Schalen gemacht, oder ist es sinnvoll in einigen Modellen
Schalen mit Volumen zu kombinieren?

und wie verbindet man schalen wenn die flächen parallel sind,
nehmen wir mal an man hat ein blech 1000x1000x10 und mittig liegt ein Blech 200x200x10.
Dann habe die Mittelflächen ja einen Abstand von 10mm, in der Realität würde das kleinere Blech mit einer Rundum Kehlnaht auf das grössere geschweisst. Kann man nun einfach von den Kanten des kleineren Blechs im 90° Winkel einer Verbindung zum grossen machen, oder wie bekommt man sonst am besten sowas hin?

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Zitat:

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Original erstellt von noxx:
Es sind vorwiegend dünnwandige Blechteile (bis 15mm).

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*röchel* Dünne Bleche enden bei mir bei 0,2~0,4mm Dicke.

Zitat:

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Aber es sind auch dickere Elemente drin. Habe nun alles mit
Schalen gemacht, oder ist es sinnvoll in einigen Modellen
Schalen mit Volumen zu kombinieren?

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Logo, bietet sich überall an, wo in einem Bauteil einzelne Bereiche mit extrem unterschiedlichen Dicken vorkommen (z.B. ein Öltank auf einem massiven Sockel).

Zitat:

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und wie verbindet man schalen wenn die flächen parallel sind,

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Kommt darauf an, was das jeweilige FEM-Tool an Möglichkeiten bietet: Schweißpunkte, Rigid Links etc. Wenn's die Geometrie hergibt, reicht es auch, einfach an geeigneten Stellen ein paar Knoten zu mergen.

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Hallo noxx,
dünnwandig ist relativ. Auch 15 mm starke Bleche können dünnwandig sein wenn u.A. die Ausdehnungen des Blechs entsprechend groß sind . Bei dem Blech 1000x1000x10 ist es daher i.d.R. noch gewährleistet hierfür Schalenelemente zu verwenden. Im Schiffsbau beispielsweise werden meiner Erkenntnis nach, starke Bleche (10...15mm) verwendet, und FEM-Berechnungen ganzer Schiffsstrukturen geschehen hier mit Modellen die mit Schalenelementen aufgebaut sind.
Aber wie JPietsch schon meinte, man sollte in jedem Einzelfall abwägen, welcher Elementtyp verwendet werden soll.

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kann sein das es bei rechnungen zu abweichungen der reaktionskräfte kommt?

Habe im moment ein Modell in dem ich alle Bauteile als Schale aufgebaur habe und das gleiche Modell auch als Volumenmodell.

Hier sind auch Geometrien drin, die wohl nicht in erster Linie als dünnwanndig zu betrachten sind (zB 500x50x25), diese jedoch trotzdem als
Schale berechnet wurden.

Nun kommen in einigen Bereichen extreme Abweichungen der vMises zu stande (250 MPA bei Volumen und 20 MPa bei Schale).

Auch weichen die Reaktionskräfte in der Schale extrem den Kräften ab, die ich rein geben. In meinem Beispiel geben ich ungefähr 150.000 N rein, bekomme aber nur 120.000 N an Reaktion raus, ich weiss nicht wo die 30.000N bleiben. Bei dem Volumenmodell habe ich alles gleich gemacht und da stimmen die Reaktionskräfte (Abweichung bei 0.5%)

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Zitat:

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Original erstellt von 1960NX:
Hallo noxx,
dünnwandig ist relativ. Auch 15 mm starke Bleche können dünnwandig sein wenn u.A. die Ausdehnungen des Blechs entsprechend groß sind  . Bei dem Blech 1000x1000x10 ist es daher i.d.R. noch gewährleistet hierfür Schalenelemente zu verwenden. Im Schiffsbau beispielsweise werden meiner Erkenntnis nach, starke Bleche (10...15mm) verwendet, und FEM-Berechnungen ganzer Schiffsstrukturen geschehen hier mit Modellen die mit Schalenelementen aufgebaut sind.
Aber wie JPietsch schon meinte, man sollte in jedem Einzelfall abwägen, welcher Elementtyp verwendet werden soll.

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Da muß ich "1960NX" zustimmen: Dicke ist immer relativ, ich habe einen großen Druckbehälter mit knapp 5m Länge und 10 mm Wandstärke einmal mit Schalenelementen und zur Probe mit Solidelementen berechnet und es kam fast das gleiche Ergebniss heraus. Ich hatte nie den Eindruck, das sich der Behälter mit Solidelementen "steifer" verhält.

Gruß Holger

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Zitat:

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Original erstellt von noxx:
Hat einer mal ein paar Tipps wie man am besten Baugruppen aus Schalenelemente erstellt ?

Mache gerade ein Vergleich von Schalen und Volumenelemten.

Die Ergebnisse weichen bei der Schale jedoch stark an denen
der Volumenelemente ab. Vom Gefühl her traue ich im Moment eher
den Volumenelementen.

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Hallo noxx,

die Frage ist zwar schon etwas älter, aber immer wieder eine oft auftretende Problematik: Schalen oder Volumenelemente. Da ich auch schon oft mit dieser Thematik zu tun hatte, wollte ich noch ein paar Anmerkungen von meiner Seite geben:

Auswertung der Spannungen bei Schalenelementen: Es kann entweder nur Spannungen auf der Ober- oder Unterseite betrachtet werden (kein kontinuierlicher Verlauf wie bei Volumenelementen)

Klassifizierung der Schalen: erfolgt über das Tragverhalten, was wiederum durch die Dicke bestimmt wird. Hierzu dient der Schalenparameter Lamda=H/L<<1 (H= Schalendicke; L= charakteristische Länge, oft Krümmungsradius z.B. bei Kessel) Schalentragwerke lassen sich in verschiedene Klassen einteilen:

Sehr dicke Schalen - dreidimensionale Effekte
Dicke Schalen - Dehnung, Biegung und Schubdef. (höhere Ord.) 
Mäßig dicke Schalen - Dehnung, Biegung und Schubdef. (1.Ord.)
Dünne Schalen - Dehnung, Biegung, Schub wird vernachläsigt
Sehr dünne Schalen - dominiert von Dehnungseffekten (Membranen)

Bei dicken Schalen sollte der Schub nicht vernachlässigt werden und bei Vernetzung mit Volumenelementen min. 2 Elemente in Dickenrich-tung aufweisen.

Vernetzung mit Flächenelementen: Elementdicke t/ Elementkantenlänge L sollte 1/10 betragen (Dicke klein gegenüber Länge)

Diese Infos habe ich mit der Zeit aus Fachliteratur gesammelt, vielleicht hilft es weiter.

Gruß

Holger
 

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