Ansys Workshop Ausarbeitung der Übungsbeispiele
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Ansys WorkshopAusarbeitung der Übungsbeispiele
Vortragende: Stephan Kugler
Ausarbeitung: Michael Blümel
Verwendete Software:
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Beispiel 1: Eigengewicht
Einfaches statisches Problem: Dachstuhl unter Eigengewichtsbelastung
Eckdaten: Blechstärke Dach = 10mm Blechstärke Streben = 20mmMaterial = Standard Baustahl
Geometrie:I-deas Import
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Beispiel 1: Eigengewicht
Vernetztes Dach
Verwendete Elemente: Shell181
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Beispiel 1: Eigengewicht
Ergebnis
Wie erwartet biegt sich das Dach zwischenden Steifen durch.Die Randflächen verformensich stärker, da jeweils auf einer Seite ein freies Ende vorliegt.
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Beispiel 2: plastische Effekte
I-Traeger mit vorgegebener Geometrie an der hinteren Seite völlig eingespannt und an der Oberseite Druck über die ganze Fläche
Eckdaten: E = 200GPa, v = 0.3, σy = 300 MPa
Gesucht: Maximale Traglast und die plastische Zone
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Beispiel 2: plastische Effekte
Vorgehensweise: Vernetzten und Materialdefinition wie gewohnt(vorsicht nichtlineares Material: bilinear isotropic); Shell 181; reduziert integriert; neun Intpkt über die Dicke; automatisches Timestepping mit 100 zulässigen Substeps (100 Substeps damit die AuswertungLeichter fällt 100000N/m² pro Step)
Einspannung wie in derAbbildung;Druck 1.000.000N/m² aufder Trägeroberseite
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Beispiel 2: plastische Effekte
Lösung: der Solver findet bis ca. 750N/m² ein Gleichgewicht obwihl der TrägerSchon ab ca. 700N/m² völlig durchplastiziert.
Der rote Bereich kennzeichnet die Plastischen Bereiche: links bei ca. 690N/m²und rechts den durchplastizierten Träger bei ca. 700N/m²; bei Belastungen über dieser Grenze verliert das Bauteil sein Trageverhaltenvöllig
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Beispiel 3: große Deformationen
Simulation eines Plattenstreifens unter Gleichlast p = 100 N/m²Beidseitige FestlagerungDimensionen: l = 1m; t = 0.05m; h = 0.001mMaterial: E = 200 GPa; v = 0.3
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Beispiel 3: große Deformationen
Nichtlinear uzmax=0.00285mmLinear uzmax=0.07803mm
Modellierung mit Shell181; Vorsicht: Einspannung links und rechtssperrt keine Rotationen
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Beispiel 3: große Deformationen
Nichtlinear uzmax=0.00285mmLinear uzmax=0.07803mm
Zusatzaufgabe: gleiches Beispiel aber Modellierung mit Beams (Beam44)
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Beispiel 4: dynamische Simulation
In diesem Beispiel soll ein Hochlauf einer Maschine (Waschmaschine) simuliert werden
Quadratischer Rahmen 0.8 x 0.8m (Wichtig alle Knoten sind in z-Richtung gesperrt!)
Kreisrunder Vollquerschnittr = 1.5 cmE = 200 GPa; v = 0.3; ρ = 7800 kg/m³
Kreisrunder Vollquerschnitt(Zusatzmasse)r = 1.5 cmE = 200 GPa; v = 0.3; ρ =78000 kg/m³
Federsteifigkeit: 50 000 N/m
Federsteifigkeit: 500 000 N/m
Masse: 5 kg
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Beispiel 4: dynamische Simulation
Linienmodell mit Lagerung
Gesperrte Richtungen:
Alle Knoten in Z-Richtung;
Rahmen L. und R. Unten inX-Richtung;
Federauflagepunkte ALL DOF
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Beispiel 4: dynamische Simulation
Statischer Lastfall: Belastung durch Eigengewicht (Gravity)Simulationszeit: z.B.: 0.01sMaximale Verschiebung im Massepunkt in der Mitte 0.0009mm
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Beispiel 4: dynamische Simulation
Krafterregung im Mittelpunkt des Rahmens (Unwuchterreger)e = 0.2 m; m = 0.1 kg (Vernachlässigung von d/dt)
x
y
e
(t)
(t)
yy
xx
yx
yx
maF
maF
eeaeea
evev
eyex
cossin;sincos
cos;sin
sin;cos
hungenGrundgleic
22
m
5.11160)(
tetmit
2
3( ) ( ) 240 160
t
t t dt e t
und
2
1.5 30.1 0.2 160 1 cos 240 160t t
xF e e t
2
1.5 30.1 0.2 160 1 sin 240 160t t
yF e e t
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Beispiel 4: dynamische Simulation
Auch die Erdanziehung muß in diesem Loadstep natürlich wieder definiert werden.
Nachdem die beiden Formel für Fx und Fy in den Formeleditor eingetippt wurden,können sogenannte Parameter-Arrays erstellt werden.Diese Arrays werden danach den im Mittenknoten angreifenden Kräften Fx und Fy zugewiesen.
Transiente Analyse
Vorgehensweise damit die Anfangsverschiebung in der Rechnung berücksichtigtwird: 1) Statischer Lastschritt (transiente Effekte deaktiviert)
2) gleicher Lastschritt zur Minimierung der Anfangsgeschwindigkeiten3) transiente Analyse (transiente Effekte aktiviert damit die Trägheitskräfte berücksichtigt werden, wirkt sich nach der ersten Sekunde aus)
In den folgenden Folien wird die Verschiebung des Mittelknotens uy über ux dargestellt
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Beispiel 4: dynamische Simulation
1Sek 1.5Sek
2Sek 2.5Sek
Results
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Beispiel 4: dynamische Simulation
3Sek 3.5Sek
4Sek
Results
GesamtverschUSUM
nach 3.54sek
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Beispiel 4: dynamische Simulation
Results
Verlauf der Auflagerkräfte über 4 Sekunden Simulationszeit
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Beispiel 4: dynamische Simulation
Animation der transienten Resultate über 4 Sekunden