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  Spannungsspitze bei Zugversuch-Simulation

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Autor Thema:  Spannungsspitze bei Zugversuch-Simulation (1221 mal gelesen)
DrReinerKlimpke
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erstellt am: 25. Jul. 2017 14:07    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


Spannungssingularitat.png

 
Hallo alle zusammen,

ich möchte einen Zugversuch eines aus vier UD-Lagen bestehenden [+45° | -45°]s Laminats simulieren. Die Probengeometrie entspricht weitgehend der ASTM 3039 Norm, sodass es sich bei der Probe nicht um die berühmte Hundeknochen-Geometrie, sondern um ein einfaches Rechteck handelt.

Um die Fixierung der Probe im Einspannwerkzeug zu modellieren habe ich für beide Enden der Probe Starrkörper-Constraints vorgesehen. Nun habe ich jedoch das Problem, dass es auf Grund dessen zu Spannungsspitzen (siehe Bild im Anhang) direkt an der "Einspannung" kommt. Diese Spannungsüberhöhungen scheinen nicht im Experiment vorzuliegen, da sich entsprechende Schädigungen hier nicht ausbilden.

Nun die Frage: Wie müssten die Randbedingungen der Simulation aussehen, um die ungewünschte Ausbildung dieser Spannungsspitzen zu vermeiden? Hat jemand von euch hier ein paar Tipps für mich?

Grüße und vielen Dank an alle Diskussionsteilnehmer,
CG

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Simulant91
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erstellt am: 25. Jul. 2017 20:55    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 DrReinerKlimpke 10 Unities + Antwort hilfreich

Ich gehe davon aus, dass du den eigentlichen Versuch (mit Einspannung etc.) nicht exakt abbilden möchtest sondern vielmehr den sich einstellenden Spannungszustand oder? Wichtig ist, dass du an deinen Grenzflächen, also dort wo es zu deinen Singularitäten kommt, die Querkontraktion nicht behinderst. Hier also nur die Flächennormale (y-Richtung) fixieren und die anderen Freiheitsgrade offen lassen.
Du arbeitest über Starrkörper-Constraints: Hier gilt das gleiche. Die gekoppelten Freiheitsgrade prüfen und evtl. anpassen. Könntest du nicht direkt eine Verschiebung in y-Richtung am oberen Ende vorgeben?

Viel Erfolg und Gruß

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Zwei Dinge sind unendlich, das Universum und die menschliche Dummheit, aber bei dem Universum bin ich mir noch nicht ganz sicher - Albert Einstein

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DrReinerKlimpke
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Beiträge: 143
Registriert: 09.11.2012

erstellt am: 25. Jul. 2017 21:53    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

Richtig, der Versuch soll - so nahe wie möglich am eigentlichen Experiment - idealisiert werden. Eine Ausmodellierung der Spannbacken etc. kommt somit auf garkeinen Fall in Frage.

Mit der Idealisierung der eingespannten Probenbereiche als "rigid body" sollte dieses erreicht werden. Da dies - wie du schon richtig gesagt hast - zu einer unnatürlichen Behinderung der Querkontraktion führt, werde ich wohl tatsächlich direkt die Verschiebung des Versuchs am Probenende anbringen und die eingespannten Probenbereiche einfach aussparen. Die verbleibenden Freiheitsgrade werde ich entsprechend lösen, sodass sich die Querkontraktion ungestört ausbilden kann und die Spannungsspitzen verschwinden.

Mich würde aber doch mal interessieren, wie sich dieser Sachverhalt im realen Experiment darstellt. Wie sieht es mit der Behinderung der Querkontraktion und hieraus resultierenden Spannungsspitzen im Ende der Spannwerkzeuge und dem Beginn der eigentlichen Probe aus? Hat da jemand Erfahrungsberichte? Ich konnte - wie gesagt - auf den experimentellen Fotoaufnahmen keine Schäden in diesem Bereich erkennen.

Grüße und schönen Dank für die Tipps,
CG

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Simulant91
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Beiträge: 15
Registriert: 04.07.2017

erstellt am: 25. Jul. 2017 23:02    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 DrReinerKlimpke 10 Unities + Antwort hilfreich

Die Frage habe ich mir auch schon gestellt. Ich würde sagen, dass es dort real im Normalfall keine Spannungsspitze gibt, ansonsten würde die Probe immer in/an der Einspannung versagen und der Versuche wäre ungültig. In jedem Fall ein sehr komplexes Problem. Eine Expertenmeinung würde mich hier auch mal interessieren 

Gruß

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Zwei Dinge sind unendlich, das Universum und die menschliche Dummheit, aber bei dem Universum bin ich mir noch nicht ganz sicher - Albert Einstein

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