Flächenkraft oder Druck?

[juli25289]

Hallo an alle

Ich bin gerade dabei meine Ergebnisse auszuwerten, die ich über zweierlei Weg erhalten habe. Zur Erläuterung: Eine Kraft soll von oben auf eine Platte treffen, die an der Unterseite festgemacht ist und demnach nicht verrutschen kann. Da dies zu einem späteren Punkt in eine Kontaktmodellierung übergehen soll, stelle ich mir nun die Frage, ob bei einer Kraft von 50N die "Flächenkraft" benutzt werden soll oder die Schaltfläche "Druck"? Die Ergebnisse weichen voneinander ab, daher meine Frage. Im Anhang befindet sich die zip Datei mit der Verwendung der "Druck" Schaltfläche, vl hat ja jemand Zeit einmal darüberzuschauen, ob alles soweit richtig ist

Vielen Dank schonmal im voraus!

Mit freundlichen Grüßen

juli25289

[SHautsch]

Hallo juli25289,

kurz zur Erläuterung:

Kraft (gleichverteilt) - jeder Knoten im Set erhält den Kraftbetrag, der unter "Wert" eingegeben ist. Wert ist hierbei in der Krafteinheit einzugeben (mit unseren Materialien ist das fast immer Newton). Umso mehr Knoten im Set, umso höher ist die Gesamtkraft.

(projizierte) Flächenlast - die Knoten im Set erhalten anteilig einen Kraftbetrag, welcher abhängig vom Knotenabstand verteilt wird und in Summe über alle Knoten im Set den "Wert" ergibt (Einheit Kraft bzw. meistens Newton). Umso mehr Fläche, umso weniger Kraft pro Fläche, da die Gesamtkraft konstant ist.

Druck - ist wirklich ein Druck, wirkt immer normal zur Fläche und wird aus dem "Wert" (Einheit Druck, also Kraft pro Fläche, hier meist Newton pro Quadratmillimeter) und der Elementfläche berechnet und wiederum dann auf die Knoten der Elementfläche verteilt. Umso mehr Fläche, umso mehr Gesamtkraft, da die Kraft pro Fläche konstant ist.

Wenn also Wert 50 für Flächenlast (50 N gesamt) und Druck (50 N/mm^2) verwendet wird, kann das quasi gar keine identischen Ergebnisse erzeugen, da die wirkenden Kräfte unterschiedlich sind.

Hab ich das soweit verständlich erklärt oder hab ich gar das Problem falsch verstanden , dann gerne nochmal hier melden

Beste Grüße,
SHautsch

[juli25289]

Viel Dank abermals an SHautsch für die detaillierte Erläuterung!!! Absolut verständlich. In Bezug auf mein laufendes Projekt würde es ja dann tatsächlich Sinn machen mit der "Druck" Funktion zu arbeiten, wenn ich eine Kraft auf eine obere Platte lege und betrachten möchte, inwiefern sich das untere Bauteil verändert/verformt...richtig von meinem Gedankengang, oder muss ich da anders an die Sache herangehen?

Liebe Grüße

juli25289

[SHautsch]

Hallo juli25289,

wenn die gleiche Gesamtkraft benutzt wird und die Kraftrichtung auch senkrecht zu den Flächen ist, sollte sich kein Unterschied ergeben.
Bei einer gekrümmten Fläche, welche wirklich immer senkrecht zur Oberfläche belastet ist, kann eigentlich nur der "Druck" verwendet werden.
Bei einer ebenen Fläche macht es keinen Unterschied, außer die Last greift nicht senkrecht an, dann macht der "Druck" keinen Sinn.

Beste Grüße,
SHautsch

[juli25289]

Gehen wir jetzt mal näher ins Detail an einem konkreten Beispiel. Ein Konten beschreibt eine Gesamtverschiebung von 7,98E+002 in der cvs Ausgabedatei. Die +002 sind ja die Nullstellen, wenn ich das richtig verstanden habe. Wäre es dann in diesem Falle so, dass wir in diesem konkreten Beispiel von einer Gesamtverschiebung von 798mm sprechen? oder wie genau wird dieser Punkt interpretiert?

[SHautsch]

Hallo juli25289,

jup - das nennt sich "wissenschaftliche Notation" oder Exponentialdarstellung. Ausgeschrieben heißt dann 7,98E+002:

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7,98 * (10 ^ 2)

oder auch

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7,98 * 10 * 10

also richtig gefolgert: 798!

Andersrum genauso, 3,14E-3 wäre dann:

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3,14 * (10 ^ -3)

oder auch

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3,14 * 1/10 * 1/10 * 1/10

oder auch

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3,14 / (10 * 10 * 10 )

also 0,00314!

Gruß,
SHautsch

[juli25289]

Ist das Ergebnis denn dann realistisch bei einer Grundplatte mit den Bemaßungen 3mm x 3mm x 1mm? Klar handelt es sich nur um einen Punkt, aber kann man von so einer deutlichen Verschiebung ausgehen?

[SHautsch]

Hallo juli25289,

da müsste man sich mal die Spannungen ansehen. Wann da der linear-elastische Bereich verlassen wird - was er hier wohl mit 1000%iger Sicherheit wird - machen die Ergebnisse natürlich keinen Sinn mehr. Die Last ist viel zu hoch für die vorliegende Geometrie mit dem vorliegenden Material bei der gewählten Simulationsart.

Also entweder ein stabileres Material (in dem Fall höherer E-Modul) und/oder eine geringere Kraft verwenden. Alternativ eine nichtlineare Analyse durchführen.

In der Realität würde dein Bauteil bei der Belastung niemals halten bzw. sich plastisch verformen, also kann eine lineare Analyse mit diesen Randbedingungen keine sinnvollen Werte geben. Die lineare Statik gilt halt nur im linear-elastischen Bereich des Spannungs-Dehnungs-Diagramms, also für homogene, isotrope Materialien z. B. bis zur Dehn- bzw. Streckgrenze.

Beste Grüße,
SHautsch