Ansys Workshop Ausarbeitung der bungsbeispiele Vortragende Stephan Kugler

Ansys Workshop Ausarbeitung der Übungsbeispiele Vortragende: Stephan Kugler Ausarbeitung: Michael Blümel Verwendete Software: 12/3/2020 1

Beispiel 1: Eigengewicht Einfaches statisches Problem: Dachstuhl unter Eigengewichtsbelastung Eckdaten: Blechstärke Dach = 10 mm Blechstärke Streben = 20 mm Material = Standard Baustahl Geometrie: I-deas Import 12/3/2020 2

Beispiel 1: Eigengewicht Vernetztes Dach Verwendete Elemente: Shell 181 12/3/2020 3

Beispiel 1: Eigengewicht Ergebnis Wie erwartet biegt sich das Dach zwischen den Steifen durch. Die Randflächen verformen sich stärker, da jeweils auf einer Seite ein freies Ende vorliegt. 12/3/2020 4

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 = 200 GPa, v = 0. 3, σy = 300 MPa Gesucht: Maximale Traglast und die plastische Zone 12/3/2020 5

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 Auswertung Leichter fällt 100000 N/m² pro Step) Einspannung wie in der Abbildung; Druck 1. 000 N/m² auf der Trägeroberseite 12/3/2020 6

Beispiel 2: plastische Effekte Lösung: der Solver findet bis ca. 750 N/m² ein Gleichgewicht obwihl der Träger Schon ab ca. 700 N/m² völlig durchplastiziert. Der rote Bereich kennzeichnet die Plastischen Bereiche: links bei ca. 690 N/m² und rechts den durchplastizierten Träger bei ca. 700 N/m²; bei Belastungen über dieser Grenze verliert das Bauteil sein Trageverhalten völlig 12/3/2020 7

Beispiel 3: große Deformationen Simulation eines Plattenstreifens unter Gleichlast p = 100 N/m² Beidseitige Festlagerung Dimensionen: l = 1 m; t = 0. 05 m; h = 0. 001 m Material: E = 200 GPa; v = 0. 3 12/3/2020 8

Beispiel 3: große Deformationen Modellierung mit Shell 181; Vorsicht: Einspannung links und rechts sperrt keine Rotationen Linear uzmax=0. 07803 mm Nichtlinear uzmax=0. 00285 mm 12/3/2020 9

Beispiel 3: große Deformationen Zusatzaufgabe: gleiches Beispiel aber Modellierung mit Beams (Beam 44) Linear uzmax=0. 07803 mm Nichtlinear uzmax=0. 00285 mm 12/3/2020 10

Beispiel 4: dynamische Simulation In diesem Beispiel soll ein Hochlauf einer Maschine (Waschmaschine) simuliert werden Quadratischer Rahmen 0. 8 x 0. 8 m (Wichtig alle Knoten sind in z-Richtung gesperrt!) Kreisrunder Vollquerschnitt r = 1. 5 cm E = 200 GPa; v = 0. 3; ρ = 7800 kg/m³ Federsteifigkeit: 50 000 N/m Masse: 5 kg Kreisrunder Vollquerschnitt (Zusatzmasse) r = 1. 5 cm E = 200 GPa; v = 0. 3; ρ =78000 kg/m³ Federsteifigkeit: 500 000 N/m 12/3/2020 11

Beispiel 4: dynamische Simulation Linienmodell mit Lagerung Gesperrte Richtungen: Alle Knoten in Z-Richtung; Rahmen L. und R. Unten in X-Richtung; Federauflagepunkte ALL DOF 12/3/2020 12

Beispiel 4: dynamische Simulation Statischer Lastfall: Belastung durch Eigengewicht (Gravity) Simulationszeit: z. B. : 0. 01 s Maximale Verschiebung im Massepunkt in der Mitte 0. 0009 mm 12/3/2020 13

Beispiel 4: dynamische Simulation Krafterregung im Mittelpunkt des Rahmens (Unwuchterreger) e = 0. 2 m; m = 0. 1 kg (Vernachlässigung von dw/dt) y e m (t) mit w(t) x und 12/3/2020 14

Beispiel 4: dynamische Simulation Transiente Analyse 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. Auch die Erdanziehung muß in diesem Loadstep natürlich wieder definiert werden. Vorgehensweise damit die Anfangsverschiebung in der Rechnung berücksichtigt wird: 1) Statischer Lastschritt (transiente Effekte deaktiviert) 2) gleicher Lastschritt zur Minimierung der Anfangsgeschwindigkeiten 3) 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 12/3/2020 15

Beispiel 4: dynamische Simulation Results 1 Sek 1. 5 Sek 2 Sek 12/3/2020 16

Beispiel 4: dynamische Simulation Results 3 Sek 3. 5 Sek Gesamtversch USUM nach 3. 54 sek 4 Sek 12/3/2020 17

Beispiel 4: dynamische Simulation Results Verlauf der Auflagerkräfte über 4 Sekunden Simulationszeit 12/3/2020 18

Beispiel 4: dynamische Simulation Animation der transienten Resultate über 4 Sekunden 12/3/2020 19