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konkav.jpg konvex.jpg

Ich habe zwei Komponenten mit Hex8 Elementen vernetzt. Die eine Komponente besteht aus einer konkaven Flächen auf die eine konvexe Fläche gepresst wird. Die Flächen sind kongruent zueinander, um ein optimales Gleitverhalten zu erhalten. Beide Komponenten sind mit einer recht hohen Anzahl an Elementen vernetzt. Jedoch erhalten ich nach dem Lösen nur an einzelnen Stellen erhöhte Spannungen. Müsste die nicht bei kongruenten Körper etwas verteilter sein? Ich soll nachweisen, dass gerade eine kongruente Konstruktion zu verminderung der Flächenpressung führt.
Ich würde mich über eure Hilfe freuen, da ich im Bereich von Kontaktproblemem noch sehr neu bin. Habe im Moment alles mit Standardeinstellungen durchgeführt. Wie ist denn zum Beispiel Target und Source zu definieren?

Ich danke Euch!

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Die Bauteile sind per Boolean Subtraktion erstellt worden.
Ich habe jetzt auch mit der Funktion Node to proximity auch die Knoten noch auf die Geometrie angepasst, aber trotzdem immer noch so ein schlechtes Ergebnis

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Also ich habe noch Stunden rumprobiert, aber es hat sich nichts geändert. Ich beschreibe nochmal mein Vorgehen.

Der konkave Körper ist durch den konvexen per Boolean erstellt worden => Kongruenz
Mit der Node to proximity Funktion habe ich das Netz auf die Polygongeometrie angepasst.
Dann habe ich zwischen den beiden mit Standardeinstellungen den Kontakt definiert.

Würde vielleicht ein andere Solver helfen? Ich bin echt total ratlos, das bremst mich total in meiner Diplomarbeit-

[Diese Nachricht wurde von Fungo1985 am 31. Jul. 2010 editiert.]

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Hallo,
Die Ergebnisse sehen sehr seltsam aus. Welchen Kontaktalgorithmus verwendest du denn? Hast du eine symmetrische Kontaktdefinition überprüft (d.h. beide Kontaktflächen sind sowohl target- als auch contact-Flächen)? Wie werden die die beiden Körper aufeinander gebracht? Hast du eine Verschärfung des Konvergenzkriteriums überprüft?

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Also ich habe den Surface-to-Surface Contact von Nastran verwendet. Der benutzt glaube ich das Penalty Verfahren, jedefalls glaube ich das aus den Contact Parameters abzulesen. Meine konvexe Fläche ist Source, die konkave Fläche ist Target. Ich habe das nun geändert, dass eine symmetrische Bedingung vorliegt, also konkav ist T und S und konvex ist T und S. Leider keine großartige Änderung zu erkennen. Das konkave Bauteil wird auf dem konvexen platziert. Das konvexe ist aus der Rückseite fest gelagert. Am Boden des konkaven Bauteils greift eine Flächenlast an und drückt das Bauteil auf das konvexe.  Ich habe auch feinere Netze und verschiedene Elemente (Hex20 Tet10) verwendet, immer ein ähnliches Bild 

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Dann versuch mal, den Kontakt mit der Methode der LAGRANGE-Multiplikatoren zu beachten. An den Stellen, an denen die hohen Spannungen auftreten, ist immer ein einzelner Knoten stark eingedrückt, das könnte durch das Penalty-Verfahren hervorgerufen werden. Möglichweise hilft auch einfach nur das Heruntersetzen des Penalty-Parameters, da werden Durchdringungen nicht so stark bestraft und einzelne Knoten nicht so stark eingedrückt. Was passiert bei Verschärfung des Konvergenzkriteriums?
Wieso sieht das Netz der konvexen Fläche so aus wie es aussieht? Also wozu die kreisförmige Vernetzung in der Mitte? Die Elementgrößen der beiden Kontaktflächen unterscheiden sich signifikant, kannst du beide Flächen ähnlich vernetzen? Vielleicht hilft das ja auch weiter...

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contact2.JPG

Das Netz der konvexen Fläche sieht leider so aus, weil an der Rückseite ein Pin angebracht ist, der zur Verankerung im Knochen dient. Da Advanced Simulation leider nur den 3d-Swept Algorithmus zur Vernetzung mit Hexa Elementen beherrscht, musste ich das Bauteil so zerlegen. Mir gefällt das selber nicht, aber ich habe da wirklich viele Stunden mit zugebracht und es funktioniert leider nur so. Ich habe das ganze aber auch schon mit Tet10 Elementen durchgeführt, da ist die Fläche regelmäßig vernetzt und das Ergebnis ist sehr ähnlich gewesen.

Habe eben mir diese Sache durchgelesen: http://predictiveengineeringconsulting.com/news/pdfs/Seminar_Linear-Contact-Anal ysis_Notes.pdf

Ich verwende ja den linearen 101 Solver. Seltsamerweise kann ich nirgends den Kontakt Algorithmus auf Lagrange ändern, auch keinen expliziten Penaltyfaktor angeben. Ich hänge mal die beiden Fenster an, in denen mir die Optionen für den Kontakt angezeigt werden. Ich hab nun mal die Penalty Unit geändert (Def ist in der Datei oben) und erhalte nun das nachfolgende Ergebnis. Ich habe mal die max. Hauptspannungen aufgetragen, weil das Keramiken sind und ich die Normalspannungshypothese verwende.

[Diese Nachricht wurde von Fungo1985 am 01. Aug. 2010 editiert.]

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contact1.JPG konkav1.JPG konvex1.JPG

und der rest

Interessant finde ich, dass ich auf der Hälfte der konkaven Fläche langsam Zugspannungen erhalte.

Ich hätte erwartet, dass das noch etwas ausgewogener ist bei einer kongruenten Konstruktion.

Wie gesagt, ich habe nur die Penalty Unit geändert bisher. Habt ihr noch weitere Ideen?

[Diese Nachricht wurde von Fungo1985 am 01. Aug. 2010 editiert.]

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Also ich habe eben mal anhand meiner Geometrie eine ganz triviale Überschlagsrechnung der Flächenpressung gemacht,

ich gebe 1362N auf die konkave Komponente und habe eine über den Daumen gepeilte Fläche von 360mm².

Das ergibt zirka 3,78MPa

Nun habe ich mal den durcschnittlichen Wert der Elemente im Kontaktbereich genommen und erhalte 3,8Mpa im konkaven Bereich und 2,9Mpa im konvexen Bereich. Ich denke, dass ist schonmal ganz ok.

Aber so ganz zufrieden bin ich mit den Ergebnissen noch nicht, vorallem mit der Zug-Druckverteilung. Denn es sieht so aus, als wenn nicht überall ein Kontakt ausgewertet wird.

[Diese Nachricht wurde von Fungo1985 am 01. Aug. 2010 editiert.]

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Es sieht so aus, als wäre PENN der Penalty-Parameter, versuche den mal kleiner zu machen. Warum verwendest du einen linearen Kontakt? Es ist ja durchaus denkbar, dass Gleitungen auftreten, die die Ergebnisse stark (womöglich für dich positiv) beeinflussen. Hast du Werte für den Reibkoeffizienten vorliegen?

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Meine Aufgabenstellung beschränkt das ganze erstmal im linearen Bereich zu bleiben, da Untersuchungen an gekrümmten Bauteilen bei uns bisher nicht so durchgeführt worden sind. Ja Reibkoeffi habe ich immer mit drin gehabt mit 0.15 für Oxidkeramiken auf Oxidkeramik.

Habe auch ein wenig an den PENN Parametern gedreht und die Werte haben sich nicht großartig verändert. Ich bin mit der Größenordnung der Werte eigentlich auch sehr zufrieden, aber mich macht die Hauptspannungsverteilung ein wenig stuzig, aber viellt muss ich einfach nochmal richtig drüber nachdenken.

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Hallo,

ich würde nochmal in diese Richtung gucken:

1. Durch die unterschiedliche Netzstruktur auf den Kontaktseiten kann es dazu kommen, dass die Netze oder Knoten sich durchdringen. Das sollte auf keinen Fall so sein. Es gibt zwar die Möglichkeit die Knoten vor der Berechnung zurüchstellen zu lassen, aber das führt zu einer Vorspannung. Was evtl. dein Problem sein könnte.

Lies dir das folgende mal durch. Da stehen auch noch einige Dinge die du bei Kontakt beachten solltest.

Ab Seite 186!
[URL=http://books.google.de/books?id=UkNvAD0MdVcC&printsec=frontcover&dq=nasdala&hl=de&ei=8llaTL2ALcKX4gbMr8TgAQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CCkQ6AEwAA#v=onepage&q& f=fal]http://books.google.de/books?id=UkNvAD0MdVcC&printsec=frontcover&dq=nasdala&hl=de&ei=8llaTL2ALcKX4gbMr8TgAQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CCkQ6AEwAA#v=onepage&q &f=fal[/URL]  se

Grüße, Maik

[Diese Nachricht wurde von MaikB. am 05. Aug. 2010 editiert.]

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Vielleicht hilft es ja noch was.

Meine Erfahrung:
Je ähnlicher sich die beiden Netze für den Kontakt sind desto besser sollte die Kontaktrechnung funktionieren. Ein Knoten soll bei Belastung immer direkt auf einen anderen Knoten treffen.

Christian

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Hallo,

Kontakte "laufen" nicht von Knoten zu Knoten. Sondern Source-Knoten stützen sich auf die Target-Fläche und es entstehen so genannte Kontaktpunkte. Deshalb Source-Mesh feiner als Target-Mesh. (deutlich vereinfachte Erklärung) Es gibt auch noch andere Möglichkeiten Kontakte zu bilden aber Knoten Knoten geht nach meinem Wissensstand nicht!

Grüße

[Diese Nachricht wurde von MaikB. am 09. Nov. 2010 editiert.]

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Zitat:

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Original erstellt von ChristianB.:
Ein Knoten soll bei Belastung immer direkt auf einen anderen Knoten treffen.

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Bei den meisten FE-Programmen ist genau das Gegenteil der Fall.

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Bei NX Nastran kann man ja mit der Netzverknüpfungsbedingung (engl. Mesh Mating Condition, kurz MMC) Free-Coincident benachbarte Netze deckungsgleich gestalten. Ich habe gelesen, dass das hilfreich ist, damit der Kontakt direkt schließt und es besser konvergiert etc.
Hier wird aber geschrieben, dass es gut sei, wenn die Knoten des einen Netzes auf den Elementflächen des anderen Netztes liegen. Bei MMC - Free-Coincident ist das aber nicht so, sondern alle Knoten liegen auf allen Knoten. Also schlecht?

Ich bitte um Aufklärung.

Weil mich das ganze so beschäftigt, habe ich hier noch ein thread geöffnet:
https://community.plm.automation.siemens.com/t5/CAE-Simulation-Simcenter-Nastran-Forum/Contact-Node-on-Node-or-Node-on-Element-Face/m-p/563398#M3515

[Diese Nachricht wurde von piknockyou am 03. Feb. 2019 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von piknockyou am 03. Feb. 2019 editiert.]

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Für Kontakte wird üblicherweise eine Master und eine Slave Seite definiert. Die Kontaktbedingung wird dann zwischen den Knoten der Slave-Seite und den Element-Oberflächen der Master Seite ins Gleichungssystem eingebaut. Auf der Master-Seite werden dabei über die Ansatzfunktionen die Kontaktkräfte auf die Knoten verteilt.
Dadurch ist es möglich, dass ein Slave-Knoten an einer beliebigen Stelle auf die Master-Oberfläche auftreffen kann.
Dementsprechend ist es nicht unbedingt erforderlich, dass die Master und Slave Knoten aufeinander liegen. Schlecht ist es allerdings nicht...

Oftmals sind Free-Coincident MMCs bei Kontakten mit Spalten auch gar nicht möglich.
Ein sauber strukturiertes und ausreichend fein vernetztes Gitter hilft unabhängig davon sehr dabei, vernünftige Ergebnisse zu erhalten...

Aufklärung genug? 

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Danke. Du hast mir erklärt, wie die Kontaktpaare sich bilden.
Aber was ist denn jetzt nun, wenn Knoten über Knoten bei Anwendung von MMCs liegen?
Ich würde gerne besser verstehen, was DANN passiert.
Wie du in meinem verlinkten Forenbeitrag lesen kannst, führe ich aus, dass Leute in dem Forum sagen, das GERADE MMC das beste ist für Konvergenz und Präzision.

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"Verbindet" man über die free-coincident MMC zwei Netze miteinander, werden die Knoten der beiden Netze aneinander ausgerichtet. Das bedeutet, dass die Netze auf beiden Verbindungsflächen die selbe Knoten-Anordnung haben und die Knoten "genau" aufeinander liegen.
Das führt automatisch dazu, dass sich nicht Knoten des einen Netzes in Element-Volumina des anderen Netzes befinden (keine Durchdringungen). Im Falle einer Kontaktberechnung würden diese Anfangs-Durchdringungen lokal zu hohen Spannungen führen.

Besteht ein schmaler Spalt zwischen den beiden Netzen, kann das Konvergenzverhalten verbessert werden, indem man die Netze mittels MMC übereinanderlegt (das Öffnen und Schließen von Kontakten ist einer der Aspekte, die Konvergenz-Schwierigkeiten verursachen können).

Modelliert man den Kontakt nach der "alten Methode" mit Kontaktelementen, die direkt zwischen den Knoten der beiden Kontaktflächen verlaufen (z.B. in NX über CGAP Elemente), so ist es sehr wichtig, dass die Knoten der Netze aneinander ausgerichtet sind (ggf. über die MMC), damit die Normal- und Tangentialkräfte der Kontaktelemente auch zu den Normal- und Tangentialrichtungen der Flächen passen.

Berechnet man den Kontakt mit der Knoten-zu-Fläche Methode (siehe letzter Beitrag), sind beide Seiten sinnvoll vernetzt und durchdringen sich die Netze nicht, fällt mir gerade keine Notwendigkeit ein, free-coincident MMCs zu definieren (klappt wie gesagt häufig ja auch gar nicht). Sollte man dies doch tun, liegen die Knoten halt "genau" aufeinander und die Kontaktberechnung erfolgt nicht anders als sonst ... über die Normale der Master Seite gap/penetration bestimmen, Kontaktbedingungen ins Gleichungssystem einbauen...
Man bedenke, dass sich im Verlauf der Berechnung Komponenten verschieben und verformen können und daher Knoten, die zu Beginn an aufeinanderlagen, dies ggf. später nicht mehr tun.

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Zitat:

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Original erstellt von Fungo1985:
Ich habe zwei Komponenten mit Hex8 Elementen vernetzt. Die eine Komponente besteht aus einer ...., um ein optimales Gleitverhalten zu erhalten. ..... Jedoch erhalten ich nach dem Lösen nur an einzelnen Stellen erhöhte Spannungen..... Müsste die nicht bei kongruenten Körper etwas verteilter sein?
Ich danke Euch!

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Würde ich mal allgemein nicht sagen. Was sind die Belastung und Randbedingungen?

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Grüße, Moe

[Diese Nachricht wurde von farahnaz am 12. Feb. 2019 editiert.]

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