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Ansys zur Auslegung von Kletter-Karabinerhaken beim Allgäuer Outdoor-Spezialisten Edelrid (Ansys)
Autor Thema:   Simulation eines Kabels (256 mal gelesen)
Dennism
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Beiträge: 3
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Ansys, Creo Parametric

erstellt am: 17. Nov. 2020 13:31    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


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Hallo Leute,

Ich schreibe momentan eine Bachelorarbeit über das Thema: „Knicken von forminstabilen Bauteilen“, speziell Kabel bzw. Fahrzeugleitungen. Dazu soll die Knicklast von bestimmten Kabeln an einer Prüfmaschine gemessen werden.  Ebenfalls soll die Knicklast mit Hilfe einer Simulation in Ansys ermittelt werden. Der Aufbau vom Querschnitt des Kabels ist identisch zu dem Bild im Link: https://www.amazon.de/AUPROTEC%C2%AE-Fahrzeugleitung-FLRY-Fahrzeugkabel-schwarz-gelb/dp/B00W9TFXJ8

Das Kabel besteht aus 19 Kupferdrähten, die untereinander Verseilt sind und einer Isolierung aus PVC. Für homogene Körper, wie etwa ein Rundstab, ist die Knickkraft ohne Weiteres über das E-Modul und das Flächenträgheitsmoment zu bestimmen. Bei einem verseilten Leiter liegen die Verhältnisse jedoch anders, da die Einzeldrähte nicht ständig unverschieblich miteinander verbunden sind. Nach dem Überschreiten der Haftreibung beginnen die Einzeldrähte zu gleiten. Es ist daher wichtig, den inneren Verschiebungszustand zu kennen.

Die Steifigkeit einer Hochvoltleitung schwankt also immer zwischen vollkommenem Haften und reibungsfreiem Zustand. Die maximale Steifigkeit stellt sich unter vollkommener Haftung der Einzeldrähte ein. Die minimale Steifigkeit
ergibt sich bei ideal reibungsfreier Betrachtung der Drahtkontakte. In der Realität befindet sich die Steifigkeit der Hochvoltleitung zwischen den beiden Grenzwerten.

Wenn ich alle Kontakte auf „Verbund“ oder „Keine Trennung“ stelle, funktioniert meine Simulation soweit ganz gut. Wobei „Verbund“ der maximalen Steifigkeit und „Keine Trennung“ der minimalen Steifigkeit, also den zuvor erwähnten Grenzwerten entspricht.

Momentan befass ich mich mit dem nichtlinearen kontakttyp „Reibungsbehaftet“, um den Einfluss der Verseilung und der Reibung in die Simulation zu implementieren. Dabei habe ich folgendes Problem. Wie auf den Bildern zu sehen ist, bewegen sich die Einzeldrähte ineinander bzw. sie durchdringen einander. Auch die Isolierung wird durchdrungen, was nicht der Realität entspricht.

Wie kann ich das verhindern? Die Durchdringungstoleranz ist auf 0,001 mm eingestellt.
Die Simulation wird in der „Statisch mechanischen Analyse“ durchgeführt, die „Eigenwert-Beulanalyse“ ist an diese gekoppelt. Die eine Seite des Kabels ist mit der „fixierten Lagerung“ an den Flächen der 19 Drähten und Isolierung verankert. An der Gegenseite des Kabels, ebenfalls auf die 19 Drahtflächen und Isolierung wirkt eine Kraft. Ebenfalls wirkt hier eine „externe Verschiebung“, die das Ausbrechen des Kabels in Z- und X-Richtung verhindert. Die Verformung in Y-richtung ist „Frei“. Dieser Aufbau soll den 4. Fall von Euler nachbilden.
Die Fälle von Euler: https://www.maschinenbau-wissen.de/skript3/mechanik/festigkeitslehre/134-knicken-euler

Ich habe schon versucht, Kontakttypen zu kombinieren. und zwar, „Reibungsbehaftet“ und „Keine Trennung“. Problem bei Reibungsbehaftet ist, dass die Drähte sich zu stark voneinander abheben. In der Realität wird das durch die Isolierung verhindert. Die Idee war also, dass sich durch „Keine Trennung“ die Drähte nicht voneinander abheben und dass der Einfluss der Reibung durch „Reibungsbehaftet“ beim Abgleiten der Drähte aneinander betrachtet werden kann. Allerdings war hier das Ergebnis das Gleiche, wie wenn ich alle Kontakte auf „Keine Trennung“ gesetzt hätte.

Beste Grüße
Dennis

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Dennism
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Ansys, Creo Parametric

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ansysforumvideo.mp4


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Hier sind noch zwei kurze Videos wie das ganze momentan aussieht.

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PauleBeinlich
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Simulant


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Hallo,

ich schreibe hier mal einfach meine Gedanken, die mir bei den Bildern und Videos aufgefallen sind:
- Verformung laut Legende in mm im Bereich 10^-4 --> Vermtl. ist bei der Darstellung ein Skalierungsfaktor aktiv. Den mal auf 1 stellen.
- Zeit bei Video ist 1*10^-3... wenn hier wirklich die "Zeit" entscheidend ist, ist eine transiente oder explizite Simulation erforderlich. Das "1 sec" bei den statischen (!) Randbedingungen bedeutet nur "100%" der Last und dient als Behelfseinheit.
- Wenn nichtlineare Kontakte verwendet werden sollen (reibungsbehaftet), dann auch "Große Verformungen" aktivieren.

Viel Erfolg und schöne Grüße
PauleBeinlich

------------------
Rettet dem Dativ!

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Duke711
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Ich sehe nur eine grafische Durchdringung, die sich nun mal eben bei einen hohen Skalierungsfaktor nicht vermeiden lässt, mal den Faktor auf 1 stellen. Ansonsten werden eben die Kontakte nicht richtig erkannt, was mich bei diesen groben und schlechten Netz nicht wundert. Das Netz der Litze ist übrigens katastrophal. Das Netz sollte feiner sein und am besten vom gleichen Netztyp. Als Funktionstest empfiehlt sich ein einacher Dummy aus weniger Adern.

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 17. Nov. 2020 editiert.]

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Dennism
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Beiträge: 3
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Ansys, Creo Parametric

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Die Skalierung ist so gewollt, um den Fehler deutlicher darzustellen. Das Bild stammt aus der Verformungskomponente, da ich zu dem Zeitpunkt keins aus der Gesamtverformung mit 1.0 Skalierung hatte. Derselbe Fehler tritt aber auch dort auf, auch wenn die Skalierung auf 1.0 steht.
Das Netz bei dem Modell im Bild besteht aus ca. 550000 Knoten. Ich habe mal gelesen, das für 300000 Knoten 20 GB Ram benötigt werden. Stimmt das? Auf der Workstation, mit der ich arbeite, stehen 96 GB Ram zur Verfügung. Entsprechend kann ich die Anzahl an Knoten im Netz gerade mal verdoppeln.
Hast du evtl. eine Anleitung zum Erstellen vom Netz?

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farahnaz
Ehrenmitglied V.I.P. h.c.
Ing.


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Beiträge: 2416
Registriert: 24.04.2007

CAE, FEM, Test, NPD

erstellt am: 17. Nov. 2020 19:12    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 Dennism 10 Unities + Antwort hilfreich

Wie stellst du fest, dass die Drahte penetrieren? Benutzt du Kontakt-tools?

------------------
Grüße, Moe

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Frank0815
Mitglied



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Beiträge: 92
Registriert: 20.01.2011

Ansys 2020 R2
Inventor 2019

erstellt am: 18. Nov. 2020 08:43    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 Dennism 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo Dennis,

laut deinen Bildern (Beitrag1) ist die maximale Verformung (ca. +-250nm) deine Durchdringungstoleranz ist 1µm. Also kann das nur aus meiner Sicht ein Skalierungsartefakt sein.

Grüße Frank

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