Hallo zusammen,
wie im Webinar versprochen findet ihr untenstehend die Antworten von @rszoeke auf eure Fragen:
Wann können Contacts zusammengefasst werden und wann müssen sie getrennt werden (Vgl. Contact_3_0 und Contact_3_2 im Tutorial)?
- Numerisch: möglichst viele einzelne Kontakte definieren. Pro zusammenhängender Slave Zone einen. Manchmal machen auch mehr Sinn.
- Außerdem: Kontakte zwischen Knoten/Elementen einer
Slave Zone werden nicht erkannt, nur jeweils zwischen einem Slave Knoten
und einem Master Element.- Meist wird ein Kontakt für jede zusammenhängende
Kontaktzone auf der Slave Seite definiert.- Der Grund ist meist der, dass die Kontaktparameter (Reibung, Penalty Parameter,…) nur einmal pro Kontaktzone definiert werden können und man sich so die größte Flexibilität bei der Parameterwahl behält.
- Manchmal macht es auch Sinn mehrere unzusammenhängende Kontaktbereiche in einer Kontaktdefinition zu bündeln. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll wenn sich zwei Körper an sehr vielen, ähnlich beschaffenen Kontaktstellen berühren.
- Sinnvoll ist es jedoch meist nicht einen Kontakt zwischen verschiedenen Slave Objekten und einem Master in einen Kontakt zu bündeln, da hier möglicherweise Verschiedene Kontaktparameter sinnvoll sind.
Was hat’s denn mit Displacement (real) und (imag) auf sich?
- Grundsätzlich: Wenn keine Dämpung vorhanden ist,
gibt es keinen imaginären Anteil an der Verschiebung- Was ist eine harmonische Analyse? → Wir sind intressiert an der Antwort des Systems (zb. Bauteil) unter periodischer, sinusförmiger Anregung mit konstanter Frequenz.
- Als Ergebnis der Harmonischen Analyse erhalten wir den Zustand des Sytems zu einem bestimmten Phasenwinkel während der periodischen Anregung. Meist zum Zeitpunkt phi = 0 ( bzw. allen weiteren zeitpunkten +2pi*k)
- Wenn Dämpfung aktiv ist, dann können Anregung und Systemantwort zeitlich verschoben stattfinden. In einer Harmonischen Analyse macht sich das (aufgrund der angewendeten Methode) in einer Phasenverschiebung bemerkbar. Das führt dazu dass an einem Ort in der die Antwort um den Winkel phi (= entspricht Zeitverschiebung) verzögert ist, auch komplexe Verschiebungen Auftreten.
- Ist Beispielsweise die Antwort an einem Punkt um 180 Grad verzögert, also gegenphasig zur Anregung, ist and diesem Punkt der Realteil der Verschiebung Null, und die imaginäre Verschiebung maximal.
Warum bricht die Harmonic Analysis ab, wenn man die exakten Eigenfrequenzen untersucht?
- Dies ist nur dann der Fall wenn keine Dämpfung vorhanden ist.
- Eigenfrequenzen sind auch die Resonanzfrequenzen eines Systems. Wenn diese mit einer gleichgerichteten Kraft an einem Schwingenden Punkt angeregt werden, wird die Schwingung dadurch verstärkt. Ist keine Dämpfung vorhanden kann keine Energie in Form von Wärme, Schall oder Ähnlichem das System verlassen und die Energie steigt stetig an.
- Da die harmonische Analyse die Antwort des Systems bei einer unendlich langen periodischen Anregung beschreibt, erhalten wir im Falle einer Anregung an den exakten Eigenfrequenzen eine unendlich große Verschiebung, was numerisch zu einer Singularität führt und den Löser abbrechen lässt.
Sind die Frequenzen, bei denen Schwingungen auftreten, (gering) dämpfungsabhängig?
- Ja. Je größer die Dämpfung, desto niedriger die Resonanzfrequenzen. Bis zum Grenzfall der Überkritischen Dämpfung bei dem keine Resonanz auftritt. Für Materialien mit geringer Dämpfung wie Stahl, ist der Einfluss der Dämpfung auf die Resonanzfrequenzen jedoch gering.
Die angezeigte Belastung (displacement, velocity) ist bei meiner Simulation nicht komplett symmetrisch. Ist das eine normale Ungenauigkeit der Finite-Element-Methode oder ein Anzeichen für einen Fehler bei den Simulationseinstellungen?
- Wenn die Geometrie und die Randbedingungen symmetrisch sind, sollte auch das Ergebnis symmetrisch sein. Meist liegt das problem im Netz. Der Vernetzer achtet nicht auf symmetrie und so können bei einem recht groben Netz mit linearen Elementen Asymmetrien aufgrund des Netzes auftreten.
- Die ist auf jeden Fall ein Hinweis darauf das die Netzqualität nicht ausreichend ist, da das Ergebnis offensichtlich vom gewählten Netz abhängt.
- Grundsätzlich sollte bei jeder ernsthaften Simulation die Unabhängigkeit der Ergebnisse von der speziellen Diskretisierung sichergestellt werden (praktisch ist das nicht immer leicht zu realisieren).
- Außerdem gibt es auch hier, wie bei allen numerischen Methoden eine praktische Grenze für die Genauigkeit. Wenn z.B. 3 Eigenmoden die eigentlich bei exakt der selben Eigenfrequenz von ca. 250Hz auftreten sollten, man jedoch 3 verschiedene Werte mit ca 0.5Hz Abweichung untereinander erhält, würde man diese Abweichung in den meisten Fällen für vernachlässigbar halten. Da der absolute Fehler der 3 Frequenzen höchstwahrscheinlich über 1Hz liegt.
Was ist der Unterschied zwischen Cauchy-Stress, von-Mises-Stress etc.?
- Der Cauchy Stress bildet einem kompletten dreidimensionalen Spannungszustand ab. Das ist sozusagen die kompletteste Darstellung der Spannungen eines Bauteils.
- Andererseits wird der komplette Spannungszustand durch 6 unabhängige Werte definiert, die nur schwer visualisierbar und greifbar sind.
- Für viele Materialien und Anwendungen wurden jedoch reduzierte Beschreibungen des Spannungszustandes entwickelt, die je nach Materialverhalten ein Versagenskriterium für das spezielle Materialmodell in einem äquivalenten 1-Dimensionalen Spannungszustand beschreiben.
- Für duktile Materialien (wie Metalle und viele Kunststoffe) wird meist das von-Mises Spannung Kriterium verwendet. Es reduziert einen komplexen 3-dimensionalen Spannungszustand zu einer einfachen skalaren Größe die ausreicht um den Spannungszustand zu beurteilen. (Beispielsweise plastische Verformungen ab einer von Mises Spannung von X Mpa (Fließgrenze), oder Bruch des Materials über Y Mpa (Bruchgrenze).