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s4r.JPG

Ahoi,

ich bastele gerade an meiner Bachelorarbeit und vergleiche die Solver von Calculix und Abaqus miteinander, der Fokus liegt erst mal auf statischen, linearen Modellen mit Hex, Tetra, Quad sowie Tria erster und zweiter Ordnung. Die Inputfiles erstelle ich mit Hypermesh, Calculix und Abaqus können mit der gleichen Datei gefüttert werden. Dort fallen mir bereits einige Unterschiede in den Resultaten auf (Abaqus nehme ich als Referenz) und ich möchte natürlich bestenfalls herausfinden, woran es liegt. Ein Beispiel habe ich angehangen, es sind S4R-Elemente. Calculix wandelt diese in C3D8R-Elemente um, daher der große Unterschied, allerdings treten auch an einem Balkenmodell je nach Elementtyp größere Abweichungen auf. Bald sollen noch dynamische, nichtlineare Modelle und Kontaktprobleme analysiert werden. Da stellt sich mir die Frage, ob es auch zwischen kommerziellen Solvern Unterschiede im gleichen Modell gibt. Habt ihr da vielleicht Erfahrungswerte oder bestenfalls ein wenig Literatur?

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Hallo Ingenieur, der Solver ist nur der Gleichungslöser.
Sofern Du mit linearen Materialkenndaten, also E-Modul, rechnest, sollte da überhaupt kein Unterschied sein.
Weil es dann mathematisch geschlossene Lösungen gibt.

Es gibt in dder FEM die Begriffe Linear und Nicht-Linear.
Die beziehen sich, siehe oben , dann auf den E-Modul.

Es gibt aber auch lineare oder quadratische Elemente.
Das bezieht sich dann auf den mathematischen Verformungsansatz.
Die werden auch Elemente erster oder 2. Ordnung genannt.

Der Begriff Lineares Modell ist nur verwirrend.

Wenn Du Software vergleichen willst, dann schau Dir die Definition
der Elemente an.
Bei CAtia mußt Du da lange suchen.

Wenn Du solche Vergleiche anstellst, dann laße die Finger von Dreiecken und Tetraedern, sondern verwende Vierecke und Hexaeder.
Der Grund sollte auch in den Beschreibungen der Elemente stehen.
Andernfalls taugt die Software nicht viel.

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Klaus

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Calculix wandelt S4R-Schalenelenete in C3D8R-Elemente um? Das ist übel...

Was für eine Last wirkt da? Ich vermute eine Drucklast auf der Oberfläche.

Schau dir mal die Verschiebungen (also Durchbiegung) an. Vermutlich ist die in Calculix deutlich höher, da es Houglassing geben dürfte. Biegedominierte Belastung mit einer Schicht C3D8R-Elementen über der Dicke ist einfach Unsinn.
Ggf. muss man min. 4 Elemente über der Dicke haben, C3D8I-Elemente nehmen (falls in Calculix vorhanden) oder quadratische Hexaeder.

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Zitat:

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Original erstellt von N.Lesch:
Hallo Ingenieur, der Solver ist nur der Gleichungslöser.
Sofern Du mit linearen Materialkenndaten, also E-Modul, rechnest, sollte da überhaupt kein Unterschied sein.
Weil es dann mathematisch geschlossene Lösungen gibt.

Es gibt in dder FEM die Begriffe Linear und Nicht-Linear.
Die beziehen sich, siehe oben , dann auf den E-Modul.

Es gibt aber auch lineare oder quadratische Elemente.
Das bezieht sich dann auf den mathematischen Verformungsansatz.
Die werden auch Elemente erster oder 2. Ordnung genannt.

Der Begriff Lineares Modell ist nur verwirrend.

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Das ist mir alles bekannt und darum geht es hier auch nicht. Mit "linearen Modellen" meinte ich keine nichtlinearen Geometrieveränderungen oder Werkstoffeigenschaften. Prinzipiell dürften sich die Elemente ja nicht unterscheiden, schließlich sind die allgemein definiert und Dinge wie die Positionen der Integrationspunkte etc. nicht programmabhängig. Zumindest sollten sie es nicht.

Mustaine: Der Lastfall ist natürlich alles andere als ideal und es kommt zu Hourglassing, aber das dient nur zur Veranschaulichung, bzw. habe ich munter experimentiert. Es dient jedenfalls gut dazu, solche Phänomene wie die Umwandlung aufzudecken und darzustellen. Das Blech ist an der linken Kante fest eingespannt und wird an der rechten Kante in z-Richtung belastet.

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Zitat:

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Sofern Du mit linearen Materialkenndaten, also E-Modul, rechnest, sollte da überhaupt kein Unterschied sein.
Weil es dann mathematisch geschlossene Lösungen gibt.

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Uhhh, gewagte Aussage.
Selbst wenn der E-Modul identisch ist, können andere Definitionen für Unterschiede in den Ergebnissen sorgen. Z.B. Elementtyp und Kontaktmethoden. Oft sorgen auch unterschiedliche Postprocessoren für leichte Variationen in den Ergebnisplots, da sie die Ergebnisse unterschiedlich verarbeiten und darstellen.

Zitat:

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Es gibt in dder FEM die Begriffe Linear und Nicht-Linear.
Die beziehen sich, siehe oben , dann auf den E-Modul.

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Das sehe ich nicht so. Allgemein wird damit die Art der Simulation bezeichnet. Ist diese linear oder nichtlinear. Nichtlinear wird sie, wenn min. ein Effekt aus den 3 klassischen Arten der Nichtlinearität auftritt. Nichtlineares Material, nichtlineare geometrische Effekte oder nichtlineare Randbedingungen (damit ist üblicherweise Kontakt gemeint). Bedingung ist natürlich, dass das Programm in der Lage ist, Nichtlinearitäten zu berücksichtigen.
Eine lineare Analyse kann mit linearen und/oder quadratischen Elemente durchgeführt werden, ebenso wie eine nichtlineare Analyse.

Zitat:

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Es gibt aber auch lineare oder quadratische Elemente.
Das bezieht sich dann auf den mathematischen Verformungsansatz.
Die werden auch Elemente erster oder 2. Ordnung genannt.

Der Begriff Lineares Modell ist nur verwirrend.

Wenn Du Software vergleichen willst, dann schau Dir die Definition
der Elemente an.
Bei CAtia mußt Du da lange suchen.

Wenn Du solche Vergleiche anstellst, dann laße die Finger von Dreiecken und Tetraedern, sondern verwende Vierecke und Hexaeder.
Der Grund sollte auch in den Beschreibungen der Elemente stehen.
Andernfalls taugt die Software nicht viel.

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Bei den Standardelementen gibt es kaum Unterschiede in den Formulierung zwischen den Programmen. Eine lineare Analyse in CATIA bringt mir dieselben Ergebnisse wie Abaqus.
Erst bei speziellen Elemente findet man ggf. Unterschiede.

Ein Test nur mit bestimmten Elementen scheint mir auch fragwürdig. In sehr vielen Bereichen sind die Bauteile nicht trivial und Volumen, womit man zwangsweise bei Tetraedern ist. Diese also bei einem Vergleich auszuklammern macht keinen Sinn.

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Zitat:

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Original erstellt von Mustaine:
Ein Test nur mit bestimmten Elementen scheint mir auch fragwürdig.

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Wie sonst soll ich Unterschiede isoliert aufdecken können? Kleine, simple Modelle ohne viele Variablen, die ggf. händisch gegenzuprüfen sind, erscheinen mir der beste Weg zu sein.

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Es kommt halt darauf was Ziel bzw. Anspruch des Vergleichs ist und wieviel Zeit man dafür hat.

Wenn z.B. ein Maschinenbauer ein neues FEM-Programm sucht, könnte es wichtig sein, was die Tet-Elemente taugen. D.h. wie fein muss mein Netz aus Tets sein, um bestimmte Referenzergebnisse zu erreichen. Da könnte es z.B. von hohem Interesse sein, dass es in Abaqus C3D10I-Elemente gibt, bei denen man bessere Ergebnisse an der Oberfläche bekommt und somit ggf. gröber vernetzen kann. Oder auch dass diese Elemente bei Plastizität weniger schnell zum Volumetric Locking neigen.

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Ziel ist herauszufinden, ob Calculix eine brauchbare Alternative zu Abaqus darstellt. Es geht insbesondere um Shellelemente, um zB Kunststoffflaschen bei Stauchversuchen zu modellieren, allerdings sind Hexaeder und Tetraeder natürlich generell von Bedeutung und Interesse. Deswegen der Fokus auf Shell, Hex und Tetra. Calculix bietet nur 16 für mich interessante Elementtypen, allerdings fallen die Wedges wohl raus. Calculix ist vor allem interessant, weil man eventuell eigene Funktionen implementieren kann und es ggf. schneller ist. Zumindest stimmt der letzte Punkt bisher bei den kleinen Modellen und man brüstet sich auch damit auf der Webseite  . Dafür muss ich natürlich Modellreihen machen, die Recheneistung und die Ergebnisse bewerten.

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