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Hallo,

ich möchte eine Problemstellung im 2D-Fall rechnen dazu achsensymmetrisch und nichtlinear. Der Solver ist NX Nastran mit Analysis Type: Axisymmetric Structural und Solution Typ: ADVNL 601,106.

Da im Modell ein Elastomer vorkommt, welches min. 20% an bestimmten Stellen gedehnt wird, stelle ich "große Dehnungen" bei den Strategieparametern ein.
Das Problem: Wenn ich "große Dehnungen" nicht aktiviere, dann wird meine Lösung bis zum Schluss gerechnet. (200 Timesteps). Die Ergebnisse sind dann wahrscheinlich falsch (sind bei kleinen Dehnungen vergleichbar mit denen, die bei "großen Dehnungen" herauskommen, sobald die Dehnungen aber größer werden, unterscheiden sie sich signifikant).
Wenn ich mit "großen Dehnungen" rechne, bricht die Rechnung vorzeitig ab. In der *.log bzw. *.f06 steht bei dem Lastschritt, bei dem keine Konvergenz gefunden werden kann: 

Zitat:

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MESH TOO DISTORTED (JACOBIAN DETERMINANT NOT POSITIVE)
NUMBER OF ELEMENTS WITH NEGATIVE JACOBIAN DETERMINANT ...=        1
Mesh too distorted, Jacobian determinant not positive

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Ich habe schon viel probiert, am Netz, Timesteps, Konvergenztoleranzen, Kontaktbedingungen etc, ich komme ein zwei Lastschritte weiter, aber das bringt mir nicht viel. Zur Veranschaulichung: Ich drücke ein Elastomer (als Isotropes Material festgelegt, mit 3 MPa E-Modul) mit 2 verrundeten "Spitzen" aus hartem Kunststoff zusammen. Das Elastomer ist 0,5 mm dick, die Spitzen haben Rundungen von R0,15 und drücken kolinear oben und unten drauf, d.h. das untere Teil ist fest, dem oberen gebe ich eine Verschiebung in Richtung Elastomer vor. Ich möchte gerne das Elastomer mit den Spitzen um 0,2 mm quetschen, allerdings bricht die Rechnung mit "großen Dehnungen" immer um die 0,1 mm ab.
Das/die Element(e) auf das sich die Fehlermeldung bezieht liegen im Elastomer je nach Einstellung entweder im Kontaktbereich oder etwas darunter, wo dann die Dehnungen auftreten. Ich verwende Quad4 Elemente. 
Was kann ich tun, damit ich bei der Rechnung mit "großen Dehnungen" weiter komme? Im Internet habe ich zu dem Fehler nur wenige Seiten gefunden, allesamt auf chinesisch. Ich bezweifle aber, dass der so selten vorkommt.   

Danke, Matthias

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kann sein, dass die Dehnungen sind so gross, dass pre Definition, die Materialgueltigkeitsbereich überschritten wird, zB Überschreitung der Versagens-grenze. In solche Fälle versagt auch die Elementformulierung.

Ansonst: Allg. gilt es: 1. Mesh-Qualitaet zu verbessern und Timestep verkleinern.

Vielleicht hilft es noch, dass man sich genauer die Zwischenergebnisse anguckt, um das Problem geometrisch zu lokalisiert und die möglichen mechanischen Gründe zu finden.

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Grüße, Moe

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Danke für die Antwort.
Materialgültigkeitsbereich schließe ich aus, da ich nur einen E-Modul für das Elastomer angegeben habe und es somit kein Versagenskriterium in der Hinsicht gibt.

Der Timestep ist schon sehr klein, ich versuch mal noch kleiner zu gehen.

Was kann ich groß am Netz verbessern? In dem Bereich wo das Netz versagt, liegen die Quad-Elemente sehr gleichmäßig, also nicht verzerrt oder ähnliches. Ich habe automatisch vernetzt, nachträglich teilweise in den Problembereichen das Netz Verfeinert/vergrößert, hat aber auch nicht den großen Sprung in der Lösung gegeben,
Was Zwischenergebnisse angeht, da ist es manchmal so, dass das Ergebnis erst nachvollziehbar ist, dann aber z.B. Kontaktspannungen  in den letzten Lastschritten abfallen. Als ich Dreiecke verwendet trat der Fehler verstärkt auf. ab Lastschritt 120 von 197 war die Kontaktspannung in dem Bereich nur noch 2/3 von den Kontaktspannungen vor Schritt 120, was nicht sein kann. Ich weiß aber nicht, wie ich darauf gezielt Einfluss nehmen kann.

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schwer zu sagen!

Kann sein, dass der Kontakt sich unerwünscht auflöst und zufolge das System mindestens teilweise verschieblich wird.

Oder der Kontaktfläche praktisch so klein wird, dass große lokale Spannungen entstehen, was zu großer Elementverformung führt?

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Grüße, Moe

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Hi,

generell stellt sich mir die Frage ob bei Annahme eines linearen Materialverhalten da was sinnvolles rauskommt.

Elastomere werden üblicherweise mit Mooney-Rivlin-Konstanten berechnet.

Gruß

Simulinho

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Die Kontaktflächen werden eigentlich nicht kleiner, jedenfalls nicht bei visueller Kontrolle. Die werden eher noch größer, weil sich die "Spitzen" in das Elastomer reindrücken.

An das Mooney-Rivlin-Material-Modell habe ich auch gedacht, bzw. wahrscheinlich zutreffender in meinem Fall Arruda-Boyce. Es gibt auch Einstellungen für Materialien "Hyperelastisch allgemein".
Bei allen weiß ich allerdings nicht, was ich dort eintragen soll. Ich habe leider auch keine solche voreingestellten Materialien bzw. Einstellungen dafür im Internet gefunden. Das Elastomer sieht von von der Kennlinie her ziemlich linear aus, weswegen ich dann auch einfach das isotrope-Materialmodell verwendet habe. Ich weiß nicht, ob und an welcher Stelle das Probleme machen kann?

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Zitat:

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Original erstellt von Kopf:
Ich weiß nicht, ob und an welcher Stelle das Probleme machen kann?

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Da das Hooksche Gesetz nur bei kleinen Deformationen sinnvolles Verhalten liefert.
Wenn die Kennlinie "ziemlich linear" aussieht, wieso benötigst du dann das Modell von Arruda-Boyce, das stark nichtlinear durch Beachtung der endlichen Dehnbarkeit der Polymerketten ist? Nimm einfach Neo-Hooke, die beiden Materialparameter kannst du dir ganz einfach aus dem E-Modul und der Querkontraktionszahl berechnen.

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Arruda-Boyce habe ich nach verschiedenen Quellen für das Material als am zutreffendsten gefunden...und am einfachsten was die Einstellungen angeht. Allerdings habe ich auch keine Ahnung, wie lang die Ketten sind und co.

In Nastran ist NEO-HOOKE nicht dabei (im Gegensatz zu ABAQUS).
Für hyperelastische Materialien gibt es in Nastran bei mir:

Hyperelastisch allgemein
Arruda-Boyce
Foam
Mooney-Rivlin
Ogden

Bei hyperelastisch allgemein und Monney-Rivlin werden Formänderungsenergie abgefragt. Weiß ich nicht, was ich da eingeben soll. Ich habe nur ein Spannungs-Dehnungsdiagramm aus dem Zugversuch.
Ogden sieht noch einfach aus, dort soll man Koeffizienten der Formänderungsenergie und Kompressionsmodul eingeben. Kompressionsmodul lässt sich laut Wikipedia unter Voraussetzung von "linear-elastischen Verhaltens und isotropen Materials" über E-Modul und Poissonzahl berechnen. Ok.
Aber was bedeutet denn "Koeffizienten der Formänderungsenergie" und wie berechne ich die?

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Zitat:

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Original erstellt von Kopf:
Aber was bedeutet denn "Koeffizienten der Formänderungsenergie" und wie berechne ich die?

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Bitte solche Themen in diesem Forum erfragen.

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Hallo Kopf,

eingentlich bin ich immer im NX-Forum unterwegs, habe aber bei der suche nach "Mesh too distorted, Jacobian determinant not positive" deinen Beitrag gefunden. Ich finde die ganze 601,106 und 601,129 und 701 Geschichte in NX ganz schlecht dokumentiert. Ich möchte etwas ganz ähnliches machen wie du, einfach eine Kugel in einen elastisches Material eindrücken. Ich habe auch viel am Netz gespielt, fein vernetzt ist gar nich immer das beste. Aber egal was man macht wirklich reingedrückt ist das nie. Was ich auch blöd finde, dass unter den Materialmodellen nicht wenigstens ein Beispielmaterial dabei ist.

Ich glaube aber weniger, dass es am Materialmodell liegt, sondern vielmehr an den Elementen die sich nicht so stark verformen lassen. Ich frage mich wie das bei LS-DYNA usw. geht, wenn die ganze Autos Crash-berechnen. Vielleicht kann man zwischendurch neu vernetzten? Hast du was rausgefunden?

Gruß JonkMcCool

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Welche Elemente benutzt du?

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Ich hatte 2-D Modelle die ich gerechnet habe und 3-D Modelle.

Im 2D habe ich die CQuadX8 und CQuadX4 verwendet. In einem Buch habe ich dazu gelesen, dass man bei Verwendung der Option große Dehnungen mit CQuadX4 rechnen sollte. Ich habe nur minimale Unterschiede in den Ergebnissen festgestellt, mit CQuadX8 kam ich allerdings meistens weiter.

Im 3D musste ich auf Tetraeder zurückgreifen. Dabei habe ich die 4er Tetraeder verwendet.

Die Dokumentation ist wirklich etwas dürftig, die wurde einfach von MSC übernommen. Und Beispiele findet man im Internet auch kaum.

Zum Materialmodell habe ich im Materialforum hier ein Thread eröffnet, das hat mich allerdings noch nicht weiter gebracht.

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Hallo Kopf,

ich habe seither auch viel rumprobiert. Entgegen meiner Vermutung vom März liegt es sehr wohl am Materialmodell und weniger an der Vernetzung. Wenn ich ein Hyperelastisches MaTerial nehme, komme ich deutlich weiter.

Dann habe solltest du auch mal ausprobieren es einmal kraftgesteuert und einmal weggesteuert zu rechnen. Kraftgesteuert ging bei mir viel besser, bei einem Bruchteil der Rechenzeit.

Weiterhin wollte ich noch anmerken zu deinem Beitrag

Zitat:

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ab Lastschritt 120 von 197 war die Kontaktspannung in dem Bereich nur noch 2/3 von den Kontaktspannungen vor Schritt 120

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Es könnte ja auch sein, dass durch die erhöhte Fläche beim Eindrücken die Spannung abnimmt.

Gruß JonkMcCool

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