---

Hallo zusammen,

mein Problem mutet eigentlich trivial an:
Ein Zylinder soll gebogen werden, d.h. ich möchte durch Verschieben und Verdrehen einer Zylinderstirnfläche die Endform (90°-Bogen) vorgeben. Die andere Stirnseite ist fest eingespannt. Bild:

NX 8, Nastran 8, 3D-Mesh (wahlweise Tetra-4 oder Hexa), NLStatic 106 (auch mit 601,106 und mit NLTrans 129 getest, dito).Large Displacement. Konvergenzkriterien Load & Work & Displacement. 20 Inkremente. Alle Verformungsdarstellungen unverzerrt, also 1:1. Stiffnessupdate 1 Auto, also nach jedem Iterationsschritt.

1.) Versuch 3: Kraftbasiert funktioniert es ohne Probleme (NLStatic 106), wenn die Kraft auf direkt einen oder mehrere Knoten des 3D-Meshes wirkt. Die Stirnfläche neigt sich um (je nach Kraft) auch bis zu 90°.
Bild:
Die Gesamtverformung und die Stirnflächenneigung sind qualitativ ähnlich, wenn statt eines einzelnen Krafteinleitungsknotens alle Knoten der Stirnfläche für die Krafteinleitung verwendet werden.

2.) Versuch 2: Kraftbasiert. Keine korrekte Stirnflächendrehung. Dabei greift die Kraft auf dem Spider-Element-Knoten an, der über RBAR (Bild) mit den übrigen Knoten auf der Stirnseite des Zylinder-3D-Meshes verbunden ist. (selbes Ergebnis mit RBE2).
Darüber hinaus ist auch (wie in den Beispielen weiter unten ähnlich) die Stirnfläche oval verzerrt. Eigentlich müsste sie doch exakt rund bleiben, oder? Sie ist doch schließlich über das SPiderelement ausgesteift - keine relative Verformung der Stirnflächenknoten untereinander, dachte ich.
Bild:

3.) Versuch 1 und eigentliches Ziel: Verschiebungsbasiert:
2.1) Aufbau: Die Stirnfläche wird mittels RBE2 (testweise auch RBAR) an den Drehpunkt (siehe erste Abbildung) gekoppelt und der Drehpunkt mittels SPC / SPCD um die X-Achse (CSYS liegt dann im Drehpunkt) um 90° gedreht. Dabei habe ich versucht, die Nodes der Stirnfläche direkt mit dem Drehpunkt zu koppeln (RBE2 oder RBAR) (Fall in den Bildern) als auch, ein Spider-Element direkt in den Mittelpunkt der Stirnfläche zu legen und dieses dann über RBE2/RBAR an den Drehpunkt anzubinden. Ergebnis ist stets dasselbe.
AUTOSPC on / off hat keinen Einfluss.
Bilder:

Im folgenden Bild ist die Z-Achs-Verschiebung des Drehpunkknotens frei gelassen. Dennoch erfolgt die Stirnflächendrehung nicht in ausreichendem Winkel.

Ergebnis: Stets erfolgt eine Verschiebung, jedoch ist der Drehwinkel der Stirnfläche stets begrenzt, er erreicht niemals 90°, vielmehr scheint er immer nur 75% des Vorgabewinkels am Fußpunkt zu sein. Es scheint auch, als sei die Z-Verschiebung des Stirnflächenmittelpunktes gesperrt, wodurch eine enorme Dehnung des Zylinders entsteht. Erlaube ich ich dem Drehpunkt, sich in der Z-Achse zu bewegen, dann verbleibt das Problem der nicht vollständigen Drehung der Stirnfläche.

Nun las ich, dass sich RBEi und RBAR-Elemente nicht drehen lassen? Bild:

Was mache ich falsch? Warum ist es nicht möglich, die Zylinderverformung duch einfach Drehung der Stirnfläche zu erzwingen? Lt. Bild: müsste es doch gehen.
Wie könnte ich diesen 90°-Bogen aus dem geraden Zylinder erzeugen, ohne Kräfte anzusetzen. Mich interessieren die Spannungszustände im verformten Zustand (plastische Verformung derzeit noch unberücksichtigt).

Vielen Dank für Ihre Denkanstöße oder Korrekturen im Voraus![i][/i]

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

stab-1.png stab-2.png stab-3.png

Naja, die Ursache des Problems hast du doch schon gefunden: Die Kopplungen machen keine großen Rotationen mit. Irgendwie schwach von einem Code, welcher als nichtlinear beworben wird.

Bei der Lösung kann ich dir nicht helfen. Da solltest du mal den Support kontaktieren und fragen, ob es einen Workaround für diese Limitierung gibt.

Auch wenn es dir nicht hilft, mit Abaqus ging es ziemlich leicht.
1) Rotation an der Stirnfläche um 90°
2) Rotation der Stirnfläche am Drehpunkt um 90°
3) Rotation der Stirnfläche um 90° bei konstantem Abstand zum Drehpunkt

Nachtrag: Wenn man jeweils ein sehr steifes Balkenelemente zwischen Steuerknoten und jedem Knoten an der Stirnfläche erstellt, müsste das doch einem RBE2 ähnlich sein, oder? Das dürfte zwar nicht gut für die Konvergenz sein, aber vielleicht kommt man damit zum Ziel.

[Diese Nachricht wurde von Mustaine am 11. Okt. 2013 editiert.]

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Vielen Dank für die Auseinandersetzung mit meinem Problem. Die Zustimmung und der Alternativansatz haben mir sehr geholfen.

Vorab: Ich glaube, mit Siemens mal ein Hühnchen rupfen zu müssen, also den Support dort um Klärung zu bitten, warum
a) R-Elemente sich nicht drehen lassen (im Unterschied zu z.B. R-Elementen in Abaqus  bzw. drehen sie sich ja schon etwas, nur nicht ausreichend.
b) Das unten und oben beschriebene Problem sich mit CBEAM, aber nicht mit CBAR-Elementen lösen lässt, also warum CBAR-Elemente ähnlich rotationsunfreudig wie die R-Elemente sind.

Zu meinen Ergebnissen: Stets wird die Stirnfläche des Zylinders um 90° um die X-Achse gedreht.

Szenario 1:
Statt RBE2 und RBAR nun CBEAM (Steifigkeit entspricht einem Kreisquerschnitt mit D=500 mm und Material Stahl). Drehung um den Rotationspunkt um unteren Drittel der Zylinderhöhe.
a) Rotationspunkt ist in 6-dof bestimmt. Bin zufrieden.
Bild:

Szenario 2:
Wie Szenario 1, jedoch CBAR statt CBEAM. Ich bin verwirrt, aber kann damit leben, dass es mit CBEAM geht.

a) (Steifigkeit entspricht einem Kreisquerschnitt mit D=100 mm und Material Stahl).
Bild:

b) wie a) jedoch mit D=500 mm Steifigkeitsquerschnitt.
Bild:

c) Drehung um den Mittelpunkt der Zylinderstirnfläche.
Bild:

Fazit: Schrott. Ähnlich unbrauchbares Verhalten wie Modellierung mit RBE2 oder RBAR.

Szenario 3:
Wie Szenario 1, dieses Mal Drehung um den Mittelpunkt der Zylinderstirnfläche.

a) Rotationspunkt ist in 6-dof bestimmt.
Bild:

b) Rotationspunkt ist in z-Richtung frei:
Bild:

c) Rotationspunkt ist in y-Richtung frei.
Bild:

d) Rotationspunkt ist in z- und y-Richtung frei.
Bild:

Interessant:

Mustaine aus dem cad.de-Forum vollzog mein Problem mit Abaqus nach. Dort schien das Drehen von RBAR-Elementen kein Problem, wie auf seinen folgenden Bildern zu sehen ist. Danke Mustaine!
Mustaines Bilder aus Abaqus:

Fazit: Mit CBEAM sind die Ergebnisse wunderbar. Konvergenzverhalten ist auch gut. Vielen Dank!!

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP