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Ansys zur Auslegung von Kletter-Karabinerhaken beim Allgäuer Outdoor-Spezialisten Edelrid (Ansys)
Autor Thema:   Randbedingungen Druckbehälter? (composite) (278 mal gelesen)
Low123
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Zylinder.PNG

 
Hey Ansys Experten,

ich bin recht neu im Umgang mit Ansys, komme aus der ABAQUS Ecke. Wie im Bild dargestellt möchte ich einen Berst Test eines Zylinders simulieren, der aus composite Material besteht. Das Layup habe ich über ACP realisiert, Probleme gibt es jetzt bei den Randbedingungen.

1. Ich habe die Hälfte des Zylinders aus Symmetriegründen simuliert (als Shell) und möchte Symmetrie einfügen (im Bild: blau). Ich dachte dabei an die reibungsfreie Lagerung, welche allerdings nur an Flächen und nicht an Kanten definiert werden kann. Was für Möglichkeiten gäbe es noch um die Symmetrie einzufügen?

2. Die Dombereiche des Zylinders wurden abgeschnitten, unter anderem weil es schwierig ist, das Komposit Layup dort zu realisieren. Jetzt muss dort natürlich eine Zugspannung vorhanden sein (Hälfte der Tangentialspannung). Wie kann man dort am besten eine Randbedingung definieren, die von der Lösungsgröße ahängt ?


Vielen Dank im Voraus für eure Hilfe!

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Duke711
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erstellt am: 16. Sep. 2020 12:32    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Low123 10 Unities + Antwort hilfreich

Das mit der Hälfte der Tagentialspannung gilt doch nur für dünnwandige Behälter. Einfacher wäre es eine Druckrandbedingung entsprechend dem Querschnittsverhältnis aufzutragen. Ist ja im Prinzip nichts anderes als die halbe Tangentialspannung nach der Kesselform.
Symmetrie wird von ACP noch nicht untersützt. Die Symmetrie ist aber nichts anderes als eine reibungsfreie Randbedingung. Somit kann man die entsprechende Kante einfach als named selection (Komponente) definieren und darauf dann die reibungsfreie Lagerung.

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 16. Sep. 2020 editiert.]

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Low123
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Hey, danke erstmal für deine schnelle Antwort! Ich hätte noch ein paar Unklarheiten:

Zur Symmetrie: Ich habe ein 3D Shell Modell, die reibungsfreie Lagerung kann anscheinend nur für Flächen definiert werden, ich bräuchte sie ja aber entlang der Längskante des Zylinders. Gibt es da noch gängige andere Optionen in ANSYS?

Zur Druckrandbedingung: Okay danke dann versuche ich es einfach mal den Axialdruck dort aufzuprägen.

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Duke711
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Wie bereits schon erwähnt mit named selection, die eine Fläche und keine Kante repräsentieren:

https://forum.ansys.com/discussion/2831/geometry-areas-and-symmetries-transfer-after-acp

Nachtrag:
Die named selection muss in ACP getätigt werden, sonst werde diese bei dem Import nicht als Flächen dargestellt, sondern als Kanten.

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 16. Sep. 2020 editiert.]

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Low123
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Komponenten.PNG


Reibungsfrei.PNG

 
Hey,

ich habe es versucht mit der named selection die reibungsfreie Lagerung zu implementieren. Leider hat dies nicht geklappt, da mir die named selections nicht als mögliche Option bei der reibungsfreien Lagerung angezeigt werden. Die named selections scheinen auch immer noch als Kanten behandelt zu werden. s. Die 2 Bilder im Anhang. Aber es muss doch irgendwie gehen, diese auch bei Kanten zu nutzen   

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Jens.Friedrich
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ANSYS 19.2

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Hi Low123!

Zur Symmetrie:
da unterscheiden sich ANSYS und Abaqus nicht.

Beim Shell Elementen gibt es in jedem mir bekannten FEM Programm 6 DOF.
An der Symmetriekante muss man entsprechend die translatorische Normale und die beiden Rotationen "in plane" sperren.
Kann man manuell machen oder unter Symmetrie mit der Angabe der Normalen.

Zum Aufbau:
Du darfst natürlich auch nur einen symmetrieansatz wählen wenn dein Aufbau auch in der Kopplungsmatrix (ABD) keine Kopplungstherme drin sind.
Beim Wickeln eines solchen Behälters muss auf dem Äquator gewickelt werden (sonst rutscht der Faden ab) oder entsprechend mit "Umkehrpins". Man kann die Fadenablage aus den Wickelprogrammen recht gut mittels APDL übertragen. (Müsste eventuell auch als externe Daten gehen)

Zur Berechnung: Ein Behälter unter Innendruck ist ja das Schulungsbeispiel bei dem das Versagen mittels Excel vorhergesagt werden kann. Wofür hier eine transiente Berechnung gemacht werden muss erschließt sich mir nicht. Woher kommt da eine Transiente Last?

viel Erfolg
Jens


------------------
Gruß
Jens

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Duke711
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In 2D geht die reibungsfreie Lagerung auch auf Kanten, warum das in ACP nicht der Fall ist, kann ich nicht beantworten.

Aber die externe Verschiebung funktioniert auch mit ACP.
Auf der gewünschten Symmetriekante einfach eine externe Verschiebung mit einer gesperrten Translation und zwei gesperrten Rotationen definieren, entspricht somit der reibungsfreien Lagerung.

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 21. Sep. 2020 editiert.]

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Jens.Friedrich
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Dipl. -Ing.


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ANSYS 19.2

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Sollte das teil komplett axisymmetrisch sein bietet es sich an Shell209 als layered zu nutzen.

------------------
Gruß
Jens

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Low123
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Hey, danke euch schonmal für die zahlreichen Tipps.

ich wollte transient rechnen, da es sich eigentlich um ein "Slow burst" test handelt, bei dem der Druck sehr langsam erhöht wird. Da ich aktuell aber sowieso kein zeitabhängiges Versagen implementiert habe, habe ich bei Zeitintegration "nein", was ja quasi eine statische Simulation zur Folge hat.

Das mit den Symmetriebedingungen hat sich geklärt, vielen Dank für euren Input!

Jedoch habe ich Probleme mit der 2. Randbedingung: Der Axialspannung. Ich möchte diese quasi als einen Druck aufgeben (die 2 Dombereiche des Behälters habe ich ja abgeschnitten, weshalb dort entsprechende Randbedingungen sein müssen, s. Bild meines ersten Posts). Da ich ja mit shells arbeite, muss ich dann dort einen entsprechenden negativen Liniendruck entsprechend der Kesselformel aufprägen, oder habe ich da einen Denkfehler?

Vielen Dank schonmal im Voraus!

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Duke711
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erstellt am: 21. Sep. 2020 15:30    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Low123 10 Unities + Antwort hilfreich

Ja einen Druck wird man wohl auf einer Kante nicht definieren können, dann eben die Zugkraft als Produkt von Druck und Fläche entsprechend dem Querschnittsverhältnis.

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