ARAMIS / PONTOS vs. ANSYS - Experiment vs. Simulation

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    18-Dec-2014
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Fakten zum AB Stahlbau der Universität Innsbruck: •Anwendung der numerischen Software ANSYS, •Seit kurzem Einführung neuer optischer Messsysteme ARAMIS und PONTOS. Grundidee: Anwendungsmöglichkeiten der Messsyteme ARAMIS und PONTOS testen und mit den numerischen Möglichkeiten von ANSYS vergleichen. Ziel: Erkennen der Vor- und Nachteile der Systeme für einen optimalen Einsatz.

Transcript of ARAMIS / PONTOS vs. ANSYS - Experiment vs. Simulation

  • 1. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting Wien, 26.04.2012 ARAMIS / PONTOS vs. ANSYS oder Experiment vs. Simulation DI Ralph Timmers AB Stahlbau und Mischbautechnologie Fakultt fr Bauingenieurwissenschaften Leopold-Franzens-Universitt Innsbruck
  • 2. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 Grundidee 2 Fakten zum AB Stahlbau der Universitt Innsbruck: Anwendung der numerischen Software ANSYS, Seit kurzem Einfhrung neuer optischer Messsysteme ARAMIS und PONTOS. Grundidee: Anwendungsmglichkeiten der Messsyteme ARAMIS und PONTOS testen und mit den numerischen Mglichkeiten von ANSYS vergleichen. Ziel: Erkennen der Vor- und Nachteile der Systeme fr einen optimalen Einsatz.
  • 3. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 Inhalt Optische Messsysteme ARAMIS & PONTOS Verifikation von ARAMIS Versuche mit ARAMIS Numerische Simulation mit ANSYS Auswertung und Vergleich Verifikation von PONTOS Versuche mit PONTOS Numerische Simulation mit ANSYS Auswertung und Vergleich Zusammenfassung 3
  • 4. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 ARAMIS & PONTOS 4 An der Universitt Innsbruck zur Material- & Bauteilprfung PONTOS Dynamische 3D-Koordinaten ARAMIS Optische 3D-Deformationsanalyse
  • 5. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 5 Exemplarischer Ablauf einer Messung mit ARAMIS 1. Messbereich definieren 2. Referenzmuster aufbringen (aufsprhen) 3. Messung = Aufzeichnung der Verformung des Referenzmusters mit High-Speed-Kameras ARAMIS & PONTOS
  • 6. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 6 4. Auswertung Aus der Vernderung des Referenz- musters je Zeitschritt (3D-Koordinaten) folgt die Relativverschiebung jeder Facette zueinander (Dehnungen, Dehnraten, ). Loadstep_01 - Referenzstufe Loadstep_40 Loadstep_70 ARAMIS & PONTOS
  • 7. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 7 Exemplarischer Ablauf einer Messung mit PONTOS 1. Messbereich definieren 2. Kontrollpunkte aufbringen (kleben) 3. Messung = Aufzeichnung der Lagenderung der Kontrollpunkte mit High-Speed-Kameras ARAMIS & PONTOS
  • 8. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 8 4. Auswertung Aus der Lagenderung der Kontrollpunkte (3D- Koordinaten) je Zeitschritt folgen die Verschiebungen, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen, ARAMIS & PONTOS
  • 9. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 9 Typische Anwendungsgebiete Berhrungsloses und materialunabhngiges Messen Erfassen der realen Bauteilgeometrie und besseres Verstehen des 3D-Bauteilverhaltens Anwendungsgebiete Statisch z.B. Festigkeitsanalysen, Beulformen, Dynamisch z.B. Schwingungsanalysen, Crashtest, Bruchmechanisch z.B. Rissentwicklung, Rissverfolgung, Verifikation von FE-Modellen ARAMIS & PONTOS
  • 10. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 10 VERIFIKATION VON ARAMIS - TRAGLASTVERSUCH ARAMIS Versuche
  • 11. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 11 100kN Prfmaschine der TVFA Innsbruck ARAMIS Versuche
  • 12. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 12 Versuchsaufbau ARAMIS Versuche
  • 13. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 13 Versuchsgeschwindigkeit 1 mm/min ARAMIS Versuche
  • 14. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 14 Auswertung mit ARAMIS Verschiebungsfeld Dehnungsfeld ARAMIS Versuche
  • 15. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 15 Simulationsablauf ARAMIS Simulation mit ANSYS Lineare Strukturanalyse Lineare Beulanalyse (Eigenwerte) GMNIA mit Imperfektionen (aus Eigenwerten)
  • 16. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 16 Lineare Beulanalyse exemplarisch die ersten 4 Eigenwerte ARAMIS Simulation mit ANSYS
  • 17. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 17 GMNIA Imperfektionen ARAMIS Simulation mit ANSYS 0 200 min , 1,0 200 200 200 a b mm e mm = = = Quelle: Eurocode EN 1993-1-5, Anhang C, Ausgabe 2007-04-01
  • 18. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 18 Materialverhalten aus Zugversuchen 2 2 87 95 o u N f mm N f mm = = ARAMIS Simulation mit ANSYS
  • 19. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 19 GMNIA - Randbedingungen ARAMIS Simulation mit ANSYS Backe oben Weggesteuert, analog zu Maschinenweg der Prfmaschine
  • 20. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 20 Auswertung mit ANSYS Verschiebungsfeld Dehnungsfeld ARAMIS Simulation mit ANSYS
  • 21. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 21 Verschiebung uz bei ux=8,3mm ARAMIS ANSYS ,1 ,2 21,4 16,5 z z u mm u mm = = ,1 ,2 21,5 16,6 z z u mm u mm = = ARAMIS Auswertung & Vergleich
  • 22. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 22 Verschiebung uz bei ux=16,7mm ARAMIS ANSYS ,1 ,2 34,0 23,8 z z u mm u mm = = ,1 ,2 34,8 24,5 z z u mm u mm = = ARAMIS Auswertung & Vergleich
  • 23. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 23 Verschiebung uz bei ux=64,0mm ARAMIS ANSYS ,1 ,2 81,6 48,9 z z u mm u mm = = ,1 ,2 82,0 48,8 z z u mm u mm = = ARAMIS Auswertung & Vergleich
  • 24. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 24 Dehnung bei ux=8,3mm ARAMIS ANSYS ARAMIS Auswertung & Vergleich
  • 25. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 25 Dehnung bei ux=16,7mm ARAMIS ANSYS Rissbildung ARAMIS Auswertung & Vergleich
  • 26. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 26 Dehnung bei ux=64,0mm ARAMIS ANSYS ARAMIS Auswertung & Vergleich
  • 27. ANSYS Conference & 7. CADFEM Austria Users' Meeting, Wien 26.04.2012 27 Traglastkurve (Kraft-Weg-Diagramm) ARAMIS ANSYS max 3604F N= 0 500 10