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bauteil1.JPG flansch_symm.JPG

Hallo sehr geehrte Experten,

nach dem ich eine Zeit lang still mitgelesen habe, habe ich nun eine Frage.

ich habe ein Bauteil, durch welches ein Heissgas durchgeht (Schlitz in der Mitte). Durch dieses Heissgas werden die Spannungen thermisch induziert. Das Bauteil wird mit dem selben Bauteil an der Symmetrieebene (siehe Bilder) X-Z verflanscht, allerdings ist es noch unbekannt, mit wie vielen Schrauben und mit welchem Durchmesser, und außerdem sollte der Aufwand minimiert werden, deshalb versuche ich nur mit einer Hälfte zu arbeiten.

Mein Problem ist die Lagerung: am Anfang habe ich an der "Symmetrie"-Ebene mit reibungsfreier Lagerung und mit zwei Verschiebungen an den Eckpunkten gearbeitet (einmal x- und z-Richtung und einmal nur x-Richtung blockiert). Bei dieser Lagerungsart entstanden unrealistische Spannungen an den gelagerten Eckpunkten, auch als ich andere Eckpunkte blockiert habe, dabei sind die Spannungswerte an der Oberfläche im Kanal (Schlitz) konstant geblieben).
Nachdem ich einige Einträge hier in diesem Forum gelesen habe (z.B. https://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum101/HTML/008885.shtml) und u.A. von den Usern deepblue und cgebhardt empfohlen wurde, mit Externer Verschiebung zu arbeiten, wurden die selben Flächen, die vorher reibungsfrei gelagert wurden,  nun für Externe Verschiebung ausgewählt, Deformation zugelassen und alle 6 Freiheitsgrade an der Flanschfläche blockiert und ein von meinen ersten Rechnungen unterschiedlicheres Spannungsprofil rausbekommen, jedoch mit realistischeren Verformungen. Dabei stellte ich fest:

- egal ob ich den automatisch ermittelten Punkt (=Mitte) oder selbst definierten Punkt nach der Angabe der Fläche ausgewählt habe, die Dehnungen sind nur von der Mitte der Fläche ausgegangen
- es gibt einen sehr starken Unterschied, ob ich eine Externe Verschiebung mit gleichzeitig zwei Flächen in einer Ebene oder 2 Externe Verschiebungen mit je einer Fläche (die gleichen wie vorher) aus gleichen Ebenen definiere (es handelt sich um die die selben Flächen)

Meine Fragen wären, gehe ich denn richtig vor, wenn mich nur die thermisch induzierten Spannungen interessieren, und wieso ergeben sich komplett unterschiedliche Spannungsprofile bei Variation der Anzahl der externen Verschiebungen/Flächen?

Ich wäre unglaublich dankbar für jegliche Hilfe und Erklärung. Gruß

P.S.: die Definition der externen Verschiebung habe ich davor u.A. im Buch vom Herrn Gebhardt nachgelesen, würde aber nicht behaupten diese Thematik zu 100% verstanden zu haben

[Diese Nachricht wurde von vlad0s am 05. Sep. 2017 editiert.]

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thermisch induzierte Spannungen und Lagerungen sind knifflig, da ja an den Randbedingnen Verschiebungskomponenten eliminiert werden, was zu Zwängungen führen kann. Deshalb ist Symmetrie ein eleganter Kunstgriff um zu lagern ohne künstliche Zwängungen einzubringen. Bei der Definition von Lagerungen immer überlegen, wie würde sich das Bauteil verformen und wo kann ich festhalten, dass das möglich ist. Wenn das nicht beabtwortbar ist, kann die Ausweitung des Berechnungsgebietes angesagt sein.
Bei o. g. Geometrie fehlt mir der Einblick, was das Gegenstück macht, das hat ja einen Einfluss auf die Deformation. Dessen Verhalten komplett in einer realitätsnah wirkenden Randbedingung erschlagen zu wollen erscheint mir bei derzeitigem Infostand unrealistisch. Die Steifigkeit des wegdiskutierten Gegenstücks definiert die Spannung mit.
Ich empfehle, einen in Simulation Erfahrenen zu Rate zu ziehen. Ggf. auch den Cadfem-Support. Oder hier mehr Infos posten (über das Gesamtsystem), aber das wird mühsam werden. Was denkbar ist, ist eine Worst Case Betrachtung (Gegenstück sehr steif und ohne Ausdehnung), aber das wird wahrscheinlich nicht wirklich hilfreiche Ergebnisse liefern.

Viele Grüße
CG

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Christof Gebhardt

CADFEM GmbH
Marktplatz 2
85567 Grafing
Tel. +49 (0) 8092 7005 65
cgebhardt(at)cadfem.de
www.cadfem.de

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Bei sowas immer die Randbedingungen mit sicheren Abstand nach Außen verlagern. RBs sind ein großes Handicap und unerwünscht. In der Regel sollte der Abstand der RBs mind. 6x Kantenlänge betragen. Leider will man es sich immer zu einfachen machen und rutscht dabei zu sehr in die Vereinfachung der Problemstellung ab. Und verschwendet viel Zeit damit, da wieder mit "Kunsttricks" herauszukommen. Kann klappen, sollte aber zur aufgewandten Zeit nicht in einem Mißverhältnis ausarten.

Schließlich schwebt das Rohrelement nicht einfach so im Raum, sondern ist mit Reibkontakten fixiert.
Also sollte man in diesen konkreten Fall auch das Gegenstück modellieren und da dieses für die Beobachtung uninteressant ist, können da mit einem außreichenden Abstand die RBs definiert werden.
Das Beobachtungsstück wird, wie in der Realität auch, mit Reibkontakten fixiert. Natürlich auch nicht die pauschale Ersatzkraft für den Reibkontakt unterschlagen.
 

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 08. Sep. 2017 editiert.]

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