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Gehaeuse.png Gehaeuse_fem.png Gehaeuse_fem2.png

Hallo zusammen,

ich habe ein paar Fragen bzgl. der Eigenfrequenzberechnung mit UG. Gerne würde ich die Eigenfrequenz von dem dargestellten Gehäuse berechnen. Wie in der Baugruppe zu sehen, sind die Platten des Gehäuses über Schweißnähten (gelbe Volumina) miteinander verbunden. In das Gehäuse wird die blaue Huelse hineingeschoben und über den Lochkreis an das Gehäuse geschraubt.

Die Netze habe ich, wie auf dem 2ten Bild ersichtlich, schon erzeugt. Um Rechenzeit zu sparen, wird nur das "halbe Netz" verwendet und für die Simulation die Symmetriebedingung angewendet.

Bei der Umsetzung habe ich nun folgende Fragen bzw. weiß ich gar nicht so recht Bescheid, ob meine Vorgehensweise richtig ist.

1. Schweißnähte: Die Schweißnähte habe ich in der Konstruktionsumgebung von UG über das Tool Enfügen->Schweißung->Kehlnaht erzeugt. Bei der FEM-Erstellung kann man diesen dann auch ein Netz zuweisen. Um die Netze miteinander zu verbinden (z.B. die einzelnen Platten des Gehäuses mit den Schweißnähten) habe ich die Gittverknüpfungsbedingung zwischen allen berührenden Netzen "Klebend zusammendfallend" benutzt. Ist dies überhaupt eine gängige Weise, um Schweißnähte zu simulieren?

2. Schraubverbindung: Wie schon beschrieben, soll die blaue Huelse in das Gehäuse geschoben werden und über den Flansch mit diesem verschraubt werden. Komischerweise kann man bei Eigenfrequenzberechnung (Solver: NX Nastran Design, Analysetyp: Structual, Lösungstyp: Vibration Modes) gar keine Lasten auswählen. Somit kann ich die Schraubverbindungen auch nicht als Bolzenvorspannung simulieren. Gibt es hierfür irgendeinen Grund?

3. Huelse: Die Huelse wird an den Flansch des Gehäuses geschraubt. In der im dritten Bild gekennzeichneten Fläche können die beiden Teile folglich theoretisch aufeinander gleiten. Ist hier die Gitterverknüpfunsbedingung "Frei zusammenfallend" richtig oder muss dieser "Schiebefreiheitsgrad" anderes modelliert werden?

Ich bedanke mich schon jetzt ganz herzlich für jegliche Hilfe...

Viele Grüße

Moritz

[Diese Nachricht wurde von Stutzbach86 am 11. Okt. 2012 editiert.]

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HoiMoritz,

meine allgemeine Hinweise:

- Zur Eigenfrequenzanalyse ist Dein Modell unnötig fein vernetzt
  (i.a. benötigst Du lediglich 3 Knoten für eine Halbschwingung, wenn ich mich nicht irre)
- gängige Weise ist Schweissnähte überhaupt nicht zu simulieren wenn Du nicht an den Spannungen interessiert bist
  => Teile einfach miteinander verbinden
- gleiches gilt für Schraubverbindungen

Gruss,

der Rechenschieber

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Hallo,

Halbmodelle bei Modalanalysen unterdrücken manche Schwingungsmoden.
Wie soll denn dein Modell senkrecht zur kreisrunden Aufnahme schwingen, wenn Du diesen Freiheitsgrad auf der Symmetrieachse sperrst?

Gruss, Stabbels

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danke, stabbels,

ich ahb' heute beim schreiben auch noch gedacht, dass ich eine aspekt vergessen habe  .

das war er eben:

nicht nur die geometrie sondern auch die lasten und ergebnisse müssen symetrisch sein.

Der Rechenschieber.

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Hallo Moritz,

wenn die Geometrie und die Einspannungen und die Lasten symmetrisch sind, dann sind auch die Ergebnisse symmetrisch, dann darfst Du (auch bei dynamischen Problemen) Symmetrien ausnutzen.

Nun kommt es darauf an, ob Du die Eigenfrequenzen abschätzen oder berechnen möchtest. Falls es um eine Berechnung geht, dann ein möglichst feines Netz nehmen, bei Modalanalysen von großem Einfluss.

Du darfst keineswegs Massen vernachlässigen, wie etwa Schweißgut oder Schrauben. Bei Steifigkeiten (Kraftfluss möglichst exakt abbilden) ist ebenfalls jede Abweichung eine Verfälschung.

Möchtest Du die Vorspannung der Schrauben berücksichtigen (wird hier vermutlich kaum etwas ausmachen), dann zuerst eine statische Analyse rechnen, dann eine vorgespannte Modalanlyse drauf (auf die verspannte Struktur). Soetwas wird gern bei Erdbebenanalysen vergessen, wenn bestimmte Strukturen noch vor dem Erdbeben die Steifigkeiten verändern, und damit die Eigenfrequenzen verschieben. Typisches Beispiel auch: Drehdämfung bei Turbinenschaufeln. Nichtlineare Verbindungen darfst aber nicht haben, also "klebend zusammenfallend" ist schon richtig. Grundsätzlich sollten die Verbindungen dem Kraftfluss folgen, d.h. wo keine Verschraubung, Verschweißung, Verklebung, Aufschrumpfen usw. ist, gibt es auch keine Vebindungen.

Gruß Paul

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Gruezi Paul,

alles richtige Hinweise. Klar, jede Vereinfachung des Modells führt zu Abweichungen, die Frage ist bloss: Ist die Abweichung relevant.

Guter Hinweis meiner Meinung nach ist, dass Vorgespannen einer Strukturen zu einer anderen Steifigkeit führt - im angegebenen Beispiel wohl aber eher von sehr untergeordneter Bedeutung (wie Du auch schon anmerktest).

Klärung bedarf vielleicht noch die Definition von "möglichst feinem Netz"; was genau heisst das Deiner Ansicht nach? Das hängt doch tatsächlich mit der aufzulösenden Halbschwingung zusammen, oder? Eben: 3 Knoten pro Halbschwingung, oder nicht?

Gruss,

der Rechenschieber

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Ich bin ja am zweifeln das bei einem symetrischen System auch alle Eigenmodes symetrisch sind - nach meiner Erfahrung nein. Und genau darauf hat Stabbels schon hingewiesen.
(Beispiel beideitig eingespannter Balken - der hat auch antimetrische Schwingungsgrade sofern eine Massenbelegung miterfasst wird).
Das die Belastung bei einer Schwingungsrechnung keine Rolle spielt ist wohl ein Selbstgänger. Allerdings ist die Abschätzung vielleicht mitschwingender Masse manchmal etas diffiziel.
Also von daher - bei der Ausnutzung von Symetrie besteht die Gefahr das einige evtl. wichtige Moden nicht erfasst werden.

Gruß
Gerd

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Zitat:

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Original erstellt von Rechenschieber:
...Klärung bedarf vielleicht noch die Definition von "möglichst feinem Netz"; was genau heisst das Deiner Ansicht nach? Das hängt doch tatsächlich mit der aufzulösenden Halbschwingung zusammen, oder? Eben: 3 Knoten pro Halbschwingung, oder nicht?

Gruss,

der Rechenschieber

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Hallo Rechenschieber,

der Frager nutzt NASTRAN, hierbei jedoch nur einfache Tetraeder.
Bei dieser Konstellation rechnet man schnell zu grob, wenn die Diskretisierung nicht ausreicht.

Vielleicht ist es aber in anderen Programmen unproblematisch.
Hast Du schon einen einfachen Test gemacht: 3D-Geometrie mit Rundungen grob mit Tetraedern vernetzt, Eigenfrequenzen gerechnet, dann die Auflösung des Netzes verbessert, nochmal gerechnet usw.?

Gruß Paul

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