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HBV-Bauteil.png ThermischeVerformung.png DetailRelativverschiebung.png

Hallo,

ich untersuche im Rahmen eines Studienprojekts die thermische Einwirkung auf geklebte Holz-Beton-Verbundquerschnitte. Dafür nutze ich Ansys Workbench 2023 R1. Ich habe mich erst in die Software eingearbeitet und noch nicht so viel Erfahrung.
Aufgrund der geklebten Bauweise möchte ich einen starren Verbund zwischen Beton, Klebfuge und Holz modellieren. Nach meiner Recherche lässt sich dieser eigentlich recht simpel über Kontaktelemente realisieren, die nach dem Geometrieimport auch automatisch erstellt werden. Bringe ich allerdings eine Temperatur auf den Körper auf, die zu einer Ausdehnung des Bauteils führt, kommt es zu einer Relativverschiebung zwischen den Bauteilen (s. Detail im Bild), welche zu Dehnungssprüngen über den Querschnitt führt.
Ich habe auch schon versucht einen starren Verbund über den APDL-Befehl CPINTF herzustellen - das war aber nicht erfolgreich, genauso wie die Variation der Kontaktelemteinstellungen. Hat jemand eine Idee woran es liegt, dass die Verbundhypothese über die Kontaktelemente nicht eingehalten werden kann und ggf. eine alternative Modellierungslösung? Eine feinere Vernetzung löst das Problem leider auch nicht.

Als Alternative hatte ich die Bauteile alle in eine Bauteilgruppe eingeordnet, wodurch die Körper fest verbunden sind und sich keine Relativverschiebungen mehr einstellen. Allerdings habe ich dann nur einen Elementknoten an der Schichtgrenze zwischen den Materialien, somit kann ich keine Spannungssprünge bzw. Spannungsverläufe über die Zeit auswerden - mit der Fehlermeldung, dass der Knoten zwei Körpern angehört. Daher würde ich die Modellierung eigentlich über Kontaktelemente bevorzugen.

Vielen Dank  im Voraus,
Marie

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geringfugies_Gleiten.png

Moin,

stell mal im bei den Kontakten "geringfügiges Gleiten" auf "aus".
Ansonsten kannst du es via Multibody versuchen.

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MfG Wolfen

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Hallo,

danke für den Tipp, das Ausschalten des geringfügigen Gleitens bringt aber leider keine Veränderung.
Ist mit Mulitbody die Einordnung der Körper in eine Bauteilgruppe gemeint? Wie oben beschrieben verhindert das eine Relativverschiebung, aber ermöglicht mir keine Spannungsauswertung für die unterschiedlichen Materialien an der Schichtgrenze. Oder welche Möglichkeiten gibt es noch via Multibody?

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Der Körper ist falsch vernetzt. Kontakte sollten gleich vernetzt sein oder den Faktor 2 nicht übersteigen, ansonsten hat man genau so ein Problem wegen Interpolationsungenauigkeiten.

Nachtrag:

Generell ist es auch zu empfehlen auf Verbundkontakte zu verzichten und einen gemeinsamen Knoktenpunkt zu generieren. Kontakte haben den Nachteil von mathematischen Ungenauigkeiten. Ein Tetnetz wäre wegen der Wachstumsfunktion wesentlich besser geeignet, da nur die Kontaktstelle fein aufgelöst werden muss.

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 23. Apr. 2024 editiert.]

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Eine feinere Kontaktvernetzung verhindert leider die Relativverschiebung nicht.

Ohne Kontaktelemente lässt sich der starre Verbund dann nur über eine Bauteilgruppe mit gemeinsamen Knotenpunkten erzeugen? Oder gibt es eine Möglichkeit die Bauteile dennoch getrennt zu betrachten aber starr miteinander zu koppeln? Wie oben beschrieben würde ich gerne Spannungsverteilungen über die Zeit auswerten und an einer Schichtgrenze wertet Ansys im einzelnen Knoten nur die Spannung in einem der beiden Materialien aus.

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Moin,

ja mit Multibody ist eine Bauteilgruppe gemeint. Hier benötigst du keine Kontakte. Hier ist allerdings die Vernetzung etwas aufregender. Du musst in der richtigen Reihenfolge vernetzen um das Netz in die richtige Richtung wachsen zu lassen.
Wenn du hier Spannungen auswerten möchtest, beließ dich ausreichend zu "FEM und Kleberverbindungen". Das ist nicht ganz trivial.

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MfG Wolfen

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Kannst Du bitte mal ein Screenshoot mit der gleichen Kontaktvernetzung  und dem Ergbnis hochladen. Als Kontaktdefinition MPC einstellen und ggf. symmetrisch.

Es ist so das ein Verbundkontakt keine Freiheitsgrade am Kontakt zulässt und sich somit die Knotenpunkte voneinander gar nicht verschieben dürften da Kopplungleichungen eingefügt werden.

Diese Kopplungleichungen kann auch per CP manuell einfügen.

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 24. Apr. 2024 editiert.]

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Danke für die zusätzlichen Hinweise!

@Duke711:
Ich habe die Kontaktdefinition MPC in einem Minimalbeispiel probiert und es scheint damit zu funktionieren! Allerdings steigert es die Rechenzeit enorm - daher muss ich noch schauen, wie ich diese in meinem Projekt händeln kann. Gibt es auch die Möglichkeit Knotenkopplungen per CP ohne Kontaktelemente zu modellieren? CPINF als APDL-Befehl hat nicht richtig funktioniert.

@Wolfen:
Gibt es für die Vernetzungsreihenfolge pauschal eine Regel? Ich habe diesbezüglich nichts eindeutiges gefunden - also beginnt man mit dem auswerterelevantesten/ am feinesten vernetzten Ort oder wie geht man richtig vor?

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Bezüglich der Rechenzeit, probiere mal auf den direkten Solver umzustellen, der ist meist schneller als der indirekte (programm controll)

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