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Zeichnung.PNG Mesh.PNG Lager-etc.PNG

Hallo zusammen,
und zwar würde ich gerne die Formzahl für einen Zugstab mit Kerbe bestimmen. Einmal mit der FEM und als Vergleich mit einer analytischen Berechnung. Leider stimmen meine Ergebnisse für die Spannung im Radius nicht überein.

                                             
Nennspannung:                    45,3 MPa (FEM)                 45,3 MPa (analytisch FKM)

Örtliche Spannung im Radius:   179 MPa (FEM)                 124,5 MPa (analytisch FKM)

Formzahl:                                   3,95 (FEM)                                 2,75 (analytisch FKM)

Ich gehe davon aus, dass irgendwas in meinem FEM-Modell nicht stimmt. Lagerbedingungen, Krafteinleitung etc. sind in den Screenshots zu sehen.
Vielleicht hat jemand eine Idee was ich mir nochmal angucken sollte.
Es wäre schön, wenn mir jemand weiterhelfen könnte.

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Hi, du könntest die Kraft mal als Remote-Kraft angreifen lassen und dabei die Mittelachse als Lageort definieren. Damit zieht die Kraft zwangsweise gleich an allen Knoten der entsprechenden Fläche. Wählst du eine normale Kraft aus, die sich auf der Fläche verteilt, lassen die Kraftanteile der Knoten, die sich auf "Höhe" des Radius befinden eine Art Moment auf die Kerbe wirken. Wobei ich jetzt fast gesagt hätte, dass das durch den großen Abstand von Kerbe zu Randbedingungen nicht relevant ist aufgrund von St.Venant ist.
Weiterhin musst du schauen, dass auch die gleichen Materialparameter verwendet werden (E-Modul, Querkontraktionszahl), wie bei der FKM.

Darauf achten, dass Elemente mit quadratischen Ansatzfunktionen verwendet werden und 5-10 Elemente entlang des Radius bei Fragen nach der Dauerfestigkeit. Ich finde dein gewähltes Netz, was anscheinend durch Kontakte verbunden ist ehrlich gesagt ziemlich schlecht. Das ist nicht zielführend und dein gut gemeinter Ansatz mit Heaxedern sich eher negativ auswirkt. Da entstehen sicherlich auch irgendwelche Zwangskräfte, die bei einem durchgehenden Netz so nicht vorkommen würden. Da solltest du eine andere Strategie wählen und ein gutes Netz für einen einzelnen Volumenkörper erstellen.

Gruß
Markus

[Diese Nachricht wurde von speedforce am 14. Jun. 2023 editiert.]

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2023-06-15_formzahl.png

Deine Rechnung wird wohl stimmen, ich bekomme ähnliches Ergebnis

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2023-06-15_formzahl_2d.png

... und im 2D-Modell bekomme ich exakt dasselbe wie Du

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Hallo zusammen,

vielen Dank für die zahlreichen Antworten. Leider ist mir ein blöder Fehler unterlaufen, habe bei der analytischen Berechnung den falschen Durchmesser gewählt (D anstatt d). Jetzt stimmen die Ergebnisse auch überein.

Schönes Wochenende euch allen.

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Das haben analytische Berechnungen so ansich, sind sehr fehleranfällig.

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Richtig gruselig! Die Vernetzung ist einfach nur grottenschlecht. Dabei kann das ganze Teil in 2 Schritten auch komplett als Hex-Mesh-Modell  generiert werden.
Wenn man das nicht hinbekommt, wäre eine 2-D Simulation angebracht gewesen!

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Guten Morgen POLYSIUS,

könntest du mir erklären wie das ganze Teil in 2 Schritten komplett als Hex-Mesh-Modell generiert werden kann ?
Wenn es nicht zuviel arbeit ist, wäre ich auch dankbar wenn du mir deine Vernetzung zeigen würdest.

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Flachenteilung.png Netz.png

Guten Morgen Zusammen,

ich teile einfach mal meinen Ansatz an der Stelle. Dies ist gültig 2D und 3D Vernetzung.

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MfG Wolfen

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Vielen Dank Wolfen1982,

dein Netz gefällt mir auf jeden Fall sehr gut.

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Bringt halt nur keinen Vorteil, außer etwas Rechenzeit einzusparen. Lieber mehr Rechenzeit als mehr Arbeitsstunden für ein Netz.

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Flachenteilung.png

Praktisch wie ein dickwandiges Rohr mit separatem Kern:
Den oberen Teil rotieren und den Kern axial extrudieren und koinzidente Knoten löschen.

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Step1_2023-06-21063322.png Step2_2023-06-21063449.png

Sieht dann so aus und geht schnell. Mit SimX erstellt.

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