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Auswertung_Singularitat_2.JPG

Hallo zusammen,

folgende Fragestellung:
Bei der Berechnung eines Wälzkörpers kommt es an der Kante, trotz kleinem Radius offensichtlich zu einer Singularität.
Das der Hot-Spot nicht bewertet werden darf, ist mir klar. Nur welche Spannung ist dann "die richtige"? Welcher Abstand vom Hot-Spot ist für eine Auswertung sinnvoll?

Bin dankbar für jeden Tip!

Gruß
Andreas

[Diese Nachricht wurde von Kleb184 am 17. Sep. 2018 editiert.]

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Das ist schwierig zu sagen, vor allem weil die Singularität an der Rundung auftritt. Rechnest du mit Catia oder womit? Ich würde (falls es möglich ist) mal versuchen eine Simulation mit einem strukturierten Gitter Durchzuführen. Ansonsten vermesh das ganze nochmal neu mit einer anderen Netzdichte und schau ob sie erneut dort Auftritt. Hast du eine Konvergenzstudie durchgeführt?

Ansonsten kannst du diese Punkt für deine Analyse "auf dem Papier" entfernen und z.B. über eine Gausquadratur rüberinterpolieren. Die Punkte dafür würde ich gemessen an anderen Simulation bzw. "nach Gefühl" wählen und schauen was da so rauskommt. Ist natürlich keine saubere Vorgehensweise. Am besten wäre eine saubere Simulation mit durchgeführter Konvergenzstudie.

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Dürfte wohl Ansys sein.
Sieht für mich eher nach einen schlechten Netz aus, eine Singularität ist das auf jeden Fall nicht.

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Hm in Catia ist der Mesher nicht so prickelnd wie ich finde. Aber mit ANSYS müsste man ein deutlich besseres Gitter hinbekommen. Probier das dochmal und versuche ein strukturiertes Gitter aus Quadern zu bauen. Ein solches unstrukturiertes Gitter kann aus diversen Gründe Probleme bereiten. Probiere auch keine Tetraeder reinzumischen. Das könnte zu Problemen bei der Orientierung der Elemente führen.

Ich weiß auch nicht wirklich, mit was für Einstellungen du rechnest. Versuch erstmal mit unterintegrierten Elementen deine Berechnungen durchzuführen. Vollintegrierte Elemente haben oftmals Probleme mit Lockingeffekten. Behalte die Hourglassenergy im Blick. Falls sie größer als 10% deiner Gesamtenergie wird, probiere ein paar Versteifungsalgorithmen als Gegenmaßnahme aus. Für statische Simulation würde ich auf jeden Fall keine viskosen Formen empfehlen, sondern Steifigkeitsbasierte.

Da ich nicht mit ANSYS arbeite kann ich dir nichts Genaueres empfehlen.

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Danke für die Antworten!

Gerechnet wurde mit ANSYS. Habe eine Netzstudie gemacht. Die Spannung in dem Singularitätsbereich (oder was auch immer die Ursache für das Problem ist) steigt
mit Verfeinerung des Netzes immer weiter an. Die Netzqualität an sich ist eigentlich nicht schlecht.
Eine vorhergehende Berechnung mit einem strukturierten Hexaeder-Netz (allerdings ohne abgerundete Kante) führte zu einer sehr deutlichen Singularität
am letzten Knotenpunkt. Um das zu vermeiden, wurde die Kante abgerundet und nochmal neu gerechnet. Wie man sieht, hat das aber nicht dazu geführt, dass die
Spannungsspitze verschwindet.
Es handelt sich um eine lineare Berechnung. Darum sollten Lockingeffekte eigentlich kein Problem sein?! 

Ich werde vorerst versuchen, das Ganze nochmal mit einem Hexaeder-Netz aufzubauen.

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Moin,

unendlich scharfe Kanten können gerne zu Singularitäten führen. Ich würde probieren ein strukturiertes Gitter mit Hexaedern zu bauen.

Was meinst du mit lineare Berechnung? Lineares Material, lineare Ansatzfunktionen, etc.?

Locking tritt häufig bei vollintegrierten Berechnungselementen auf. Bei Solids bedeudet dies, dass 8 Integrationspunkte enthalten sind, an denen die Spannung berechnet wird. Unterintegrierte Solids haben einen Integrationspunkt in der Mitte.

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Also wenn das kein schlechtes Netz ist, dann würde mich das stark wundern. Wenn das eine Singularität wäre, würde sich diese bei dieser Netzdichte auf ein lokales Gebiet beziehen und nicht nur auf ein einzelnes Element. Denn an dieser Stelle ist ja keine Kante oder ähnliches, sondern hier ist die Geometrie stetig.
Ein Vernetzung mit Hexa ist übrigens nicht unbedingt nötig.

Was sagen denn die Netzstatistiken:

- MAPDL Jacobi
- Kantenlängenverhältnis
- Schiefe

?

Wie groß ist die Abweichung von gemittelter und ungemittelter Spannung?

[Diese Nachricht wurde von Duke711 am 18. Sep. 2018 editiert.]

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Da muss ich etwas widersprechen. Singularitäten können durchaus bei lokaler nodaler Lasteinleitung entstehen (gerne bei Kontaktproblemen) und damit sehr lokal sein. Aber Selbstverständlich wird die Spannungsspitze nicht an den Knoten berechnet, sondern an den Integrationspunkten.

Hast du einen Kontakt definiert? Dann könnte ich dir evtl. hier und da ein paar Ratschläge geben. Ich weiß dazu allerdings zu wenig über dein Modell.

Das Gitter halte ich übrigens auch nicht für gut. Ich reche eigentlich nur mit Hexaeder, weil für mich die Nachvollziehbarkeit deutlich besser ist. Ich kann mir persönlich etwaige Fehler dann besser erklären. Ist natürlich aufwendiger... sparrt dir aber wiederum Berechnungszeit, zumindest wenn du explizit rechnest.

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@ Friendly:
Mit "linear" meinte ich das Material.
Der Kontakt zwischen beiden Körpern ist nichtlinear (reibungsfrei).

@ Duke711:
Habe das Netz nochmal genauer kontrolliert. Es ist tatsächlich nicht besonders gut.
(Wobei die schlechtesten Elemente alle nicht an der Stelle des Hot-Spots liegen)

Min. Elementqualität: 0,15
MAPDL Jacobi: 8,31
Max. Schiefe: 0,96 (hmm, das ist wirklich nicht gut!)
Seitenlängenverhältnis: 15,8

Inwieweit wirken sich grundsätzlich schlechte Elemente auf eine mehr oder weniger weit entfernte Stelle (Hot-Spot) aus?
Also kann man schlechte Elemente bis zu einem gewissen Grad "dulden", sofern sie nicht in einem wichtigen Bereich liegen,
oder sollten sie in jedem Fall komplett vermieden werden? (unabhängig von dem negativen Einfluss auf die Berechnungsdauer und -stabilität).

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Das kann man leider nicht allgemein sagen. Das ist von Modell zu Modell unterschiedlich. Aber am Netz hängt im Prinzip alles. Deswegen würde ich immer zuerst versuchen, Fehler durch ein schlechtes Netz auszuschließen.

Kontakt kann wie gesagt gerne zu Singularitäten führen. Aber an dieser Stelle ist alles Spekulation. Ohne weitere Infos kann ich leider nichts Genaueres sagen.

Versuch doch mal das Hexmesh mit abgerundeten Ecken oder ändere deinen Kontaktalgorithmus

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