Kapitel 6 – Wechselwirkung, Amplitude & Anfangsbedingung

Menü Wechselwirkung

Das Menü Wechselwirkung enthält die folgenden Optionen:

• Zwangsbedingung
  • Erstellen.
  • Bearbeiten.
  • Duplizieren.
  • Master/Slave vertauschen.
  • Nach Master/Slave zusammenführen.
  • Ausblenden.
  • Einblenden.
  • Löschen.
• Kontakt
  • Flächenwechselwirkung:
    • Erstellen.
    • Bearbeiten.
    • Duplizieren.
    • Löschen.
• Kontaktpaar:
  • Erstellen.
  • Bearbeiten.
  • Duplizieren.
  • Master/Slave vertauschen.
  • Nach Master/Slave zusammenführen.
  • Ausblenden.
  • Einblenden.
  • Löschen.
• Kontaktpaare suchen.

Verfügbare Zwangsbedingungen sind:

• Punktfeder:
  • Name.
  • Bereich.
  • Steifigkeit:
    • K1 – Steifigkeit pro Knoten in X-Richtung.
    • K2 – Steifigkeit pro Knoten in Y-Richtung.
    • K3 – Steifigkeit pro Knoten in Z-Richtung.
  • Farbe.
• Flächenfeder:
  • Name.
  • Bereich. – Steifigkeit pro Fläche: Nein/Ja
  • Steifigkeit:
    • K1 – Steifigkeit in X-Richtung.
    • K2 – Steifigkeit in Y-Richtung.
    • K3 – Steifigkeit in Z-Richtung.
• Farbe.
• Nur Druck:
  • Name.
  • Bereich.
  • Federsteifigkeit.
  • Zugkraft.
  • Versatz.
  • Nichtlinear: Nein/Ja.
  • Farbe.
• Starrer Körper:
  • Name.
  • Referenzpunkt.
  • Bereich.
  • Farbe.
• Kopplung (Tie):
  • Name.
  • Positionstoleranz – der größte Abstand zur Master-Fläche, innerhalb dessen die Slave-Knoten in die Kopplung (Tie) einbezogen werden (Standard: 2,5 % der typischen Elementgröße).
  • Anpassen – Projektion der Slave-Knoten auf die Master-Fläche.
  • Master-Bereich.
  • Slave-Bereich.
  • Farbe der Master-Fläche.
  • Farbe der Slave-Fläche.

Die Nur-Druck-Zwangsbedingung verwendet intern GAP-Elemente, die über *EQUATION mit anderen finiten Elementen verbunden sind. Der Parameter Offset ermöglicht es, den Grundknoten des GAP-Elements vom Modell wegzuversetzen, um die Ergebnisse besser darstellen zu können. In den Ergebnissen werden GAP-Elemente zu einem Bauteil zusammengeführt. WICHTIG: Bei Verwendung der Nur-Druck-Zwangsbedingung sollte die geometrische Nichtlinearität (NLGEOM) aktiviert sein. Andernfalls hat die Nur-Druck-Lagerung die Hälfte der zugewiesenen Steifigkeit und wirkt wie eine Flächenfederlagerung. Wird die Option Nichtlinear auf Ja gesetzt, lässt sich diese Linearisierung ebenfalls vermeiden, indem der Eingabedatei ein Dummy-Material mit nichtlinearem Verhalten hinzugefügt wird.

Die Starrkörper-Zwangsbedingung benötigt einen Referenzpunkt, da sie die Bewegung der ausgewählten Knoten an die Bewegung des Referenzpunkts bindet. Sie dient dazu, einen ausgewählten Bereich als unendlich starr (nicht verformbar) zu definieren. Beispielsweise wird sie häufig bei der Modellierung von Fertigungswerkzeugen verwendet. Sie kann aber auch dazu dienen, Momente und entfernte Lasten auf Modelle aufzubringen. Die Starrkörper-Zwangsbedingung ist die einzige Möglichkeit, ein Drehmoment auf die Fläche eines Volumenbauteils aufzubringen (da die Knoten von Volumenelementen keine Verdrehungsfreiheitsgrade haben).

Die Kopplung (Tie) wirkt wie ein gebundener/verschweißter Kontakt. Sie verbindet zwei Flächen so, dass sie sich während der Analyse nicht trennen oder relativ zueinander verschieben können; sie sind dauerhaft verbunden. Die Kopplung (Tie) wird häufig verwendet, um Bauteile mit unterschiedlichen Netzen zu verbinden.

Kontakt ist eine komplexere Form der Wechselwirkung zwischen zwei Flächen als die Kopplung (Tie). Er ermöglicht die Übertragung von Kräften zwischen sich berührenden Flächen. Kontakt ist jedoch ein stark nichtlineares Phänomen und erfordert einen sorgfältigen Umgang, da er Konvergenzprobleme verursachen kann. Bei der Definition von Kontakt muss zuerst eine Flächenwechselwirkung erstellt werden. Es stehen drei Optionen zur Verfügung:

• Flächenverhalten – Verhalten des Kontakts in normaler Kontaktrichtung (Druck-Überdeckungs-Beziehung)
  • Hart.
  • Linear.
  • Exponentiell.
  • Tabellarisch.
  • Gebunden.
• Reibung – Verhalten in tangentialer Richtung
  • Reibungskoeffizient.
  • Haftsteigung.
• Spalt-Wärmeleitfähigkeit – Wärmeleitfähigkeit über die Kontaktgrenzfläche
  • Konstant
  • Tabellarisch – druck- und temperaturabhängig Nach dem Erstellen der Flächenwechselwirkung können die Kontaktpaare definiert werden. Die Optionen sind folgende:
• Name
• Flächenwechselwirkung
• Methode
  • Knoten auf Fläche – verwendet die Penalty-Formulierung Knoten-zu-Fläche.
  • Fläche auf Fläche – verwendet die Penalty-Formulierung Fläche-zu-Fläche.
  • Mortar – verwendet eine Formulierung mit Lagrange-Multiplikatoren; in der Regel genauer, erfordert aber mehr Rechenzeit und kann Konvergenzprobleme verursachen. – Lineare Mortar – sollte nur verwendet werden, wenn Mortar fehlschlägt.
  • PG lineare Mortar – sollte nur verwendet werden, wenn Mortar fehlschlägt.
• Kleines Gleiten – verfügbar, wenn die Methode Knoten auf Fläche gewählt ist
• Anpassen – Projektion der Slave-Knoten auf die Master-Fläche.
• Anpassungsgröße – Abstand, innerhalb dessen die Slave-Knoten auf die Master-Fläche projiziert werden.
• Master-Bereich \ Slave-Bereich
• Farbe der Master-Fläche \ Farbe der Slave-Fläche

Abbildung 5: Werkzeug Kontaktpaare suchen

Das Werkzeug Kontaktpaare suchen mit einer beispielhaften Eingabe ist in Abbildung 5 dargestellt. Dieses Werkzeug ermöglicht es Benutzern, Kontaktpaare und Kopplungen (Tie) automatisch zu erzeugen. Nach einem Klick auf die Schaltfläche Search sucht das Werkzeug nach Flächenpaaren, die folgende Kriterien erfüllen:

• der Abstand zwischen ihnen ist kleiner oder gleich dem angegebenen Abstand.
• der Winkel zwischen ihnen ist kleiner oder gleich dem angegebenen Winkel.

Menü Amplitude

Das Menü Amplitude enthält die folgenden Optionen

Folgende Amplitudentypen und Einstellungen sind verfügbar:

• Erstellen.
• Bearbeiten.
• Duplizieren.
• Löschen.

Tabellarisch – kann verwendet werden, um Datenpunkte Zeit/Frequenz – Amplitude anzugeben

• Eigenschaften
  • Zeitspanne: Schrittzeit/Gesamtzeit
    • Name
    • Zeitverschiebung
    • Amplitudenverschiebung
    • Datenpunkte – tabellarische Daten in Form von Paaren Zeit/Frequenz – Amplitude
  • Menü Anfangsbedingung

Das Menü Anfangsbedingung enthält die folgenden Optionen:

Vorschau.

• Erstellen.
• Bearbeiten.
• Duplizieren.
• Folgende Anfangsbedingungstypen und Einstellungen sind verfügbar:
• Löschen.

Temperatur – kann verwendet werden, um die Temperatur zu Beginn einer thermischen oder thermomechanischen Analyse anzugeben

• Temperatur.
• Name.
• Bereich.
• Geschwindigkeit – kann verwendet werden, um die Geschwindigkeit zu Beginn einer dynamischen Analyse anzugeben
• Geschwindigkeitskomponenten:
  • Name.
  • Bereich.
  • V1 – Geschwindigkeit in X-Achse.
    • V2 – Geschwindigkeit in Y-Achse.
    • V3 – Geschwindigkeit in Z-Achse.
    • Betrag – resultierende Geschwindigkeit (wird automatisch berechnet, wenn die Komponenten der Geschwindigkeit angegeben sind).
• Kapitel 7 – Menü Schritt