Knotenkräfte≠0 an Punkten ohne Krafteintrag

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TristanSWK
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Knotenkräfte≠0 an Punkten ohne Krafteintrag

Beitrag von TristanSWK »

Hallo zusammen :) Ich bin relativer Anfänger mit FEM/Z88:

Ich wollte einen geraden Balken durch Lager(Zwangs-)punkte führen, um dann die Lagerreaktionskräfte zu ermitteln.

Ich habe also einen Balken auf der x-achse mit definiertem Iyy/Izz, bestehend aus 10 Balkenelementen (Typ 25: Euler-Bernouilli oder Timoschenko) den ich per Randbedingungen durch 4 Punkte ziehe, indem ich Verschiebungen in y-Richtung an den Punkten per Randbedingungen (Festhaltung/Verschiebung) einbringe:

Bild
https://ibb.co/2khWmNf

Die Verformung sieht auch korrekt aus.
Allerdings verstehe ich nicht, wieso meine Knotenkräfte in den Knoten ohne Krafteintrag nicht null sind.
Auch sind Kräfte in z-Richtung, wenn man nur in y-Richtung verformt unplausibel. Wo ist der Denkfehler?

Hier kann der gezippte Projektordner heruntergeladen werden:
https://gigamove.rz.rwth-aachen.de/d/id/gjMUBvxoFbzVap
Wie bekommt man die Auflagerreaktionen heraus?

Weitere Infos:
FE-Solver: Z88R V15.0
Prä/Postpoozessor: Z88Aurora Version 5
Windows 10 64 bit

Grüße, Tristan

JGlamsch
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Re: Knotenkräfte≠0 an Punkten ohne Krafteintrag

Beitrag von JGlamsch »

Hallo,

wir vermuten, dass du deinen Referenzpunkt falsch gewählt hast. Wenn du auf Elementtyp 2 (Bernoulli Balken 3D) wechselst, muss kein Referenzpunkt definiert werden, wodurch mit dem Modell plausible Ergebnisse erzielt werden können:
Knotenkraefte.PNG
(13.33 KiB) Noch nie heruntergeladen
Bitte beachte aber, dass relativ hohe Verschiebungen auftreten, weshalb eine linear-elastische Annahme fraglich ist.
Gesamtverschiebung.PNG
(12.91 KiB) Noch nie heruntergeladen
Viele Grüße

TristanSWK
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Re: Knotenkräfte≠0 an Punkten ohne Krafteintrag

Beitrag von TristanSWK »

Vielen Dank für die qualifizierte Antwort!

Verstehe ich das eigentlich richtig, dass Die summierten Knotenkräfte das sind, was von aussen eingeleitet werden muss, um den Knoten an der definierten Stelle zu halten?

Ich habe die Elemente 25 mit Element 2 ersetzt. Wenn ich nun z88o4.txt anschaue, stehen am Ende die Gesamtknotenkräfte:
Knoten F(1) F(2) F(3) F(4) F(5) F(6)

1 +0.00000E+000 -2.35994E-002 +0.00000E+000 +0.00000E+000 +0.00000E+000 +3.62470E+001
2 +0.00000E+000 +6.66643E+002 +0.00000E+000 +0.00000E+000 +0.00000E+000 +5.55290E+001
3 +0.00000E+000 +1.22531E-002 +0.00000E+000 +0.00000E+000 +0.00000E+000 +8.20309E+000
4 +0.00000E+000 -2.55267E+003 +0.00000E+000 +0.00000E+000 +0.00000E+000 -1.21362E+002
5 +0.00000E+000 -8.33754E-001 +0.00000E+000 +0.00000E+000 +0.00000E+000 +1.60444E+002
6 +0.00000E+000 -1.99998E-001 +0.00000E+000 +0.00000E+000 +0.00000E+000 +9.46820E+002
7 +0.00000E+000 +1.12141E+000 +0.00000E+000 +0.00000E+000 +0.00000E+000 +4.29624E+002
8 +0.00000E+000 +2.39179E+003 +0.00000E+000 +0.00000E+000 +0.00000E+000 -3.27143E+001
9 +0.00000E+000 +4.69679E-002 +0.00000E+000 +0.00000E+000 +0.00000E+000 -5.84564E+001
10 +0.00000E+000 -5.05818E+002 +0.00000E+000 +0.00000E+000 +0.00000E+000 +2.19349E+002
11 +0.00000E+000 -6.27198E-002 +0.00000E+000 +0.00000E+000 +0.00000E+000 +4.91560E+002

F2 ist ja wohl in Y-Richtung, die Fett dargesellten Kräfte sind ja an den Punkten mit Zwangsbedingungen, sie stechen schon durch die Größenordnung heraus, aber die anderen Kräfte sind immer noch nicht null, obwohl keine externen Kräfte angreifen.
Woran liegt das?

JGlamsch
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Re: Knotenkräfte≠0 an Punkten ohne Krafteintrag

Beitrag von JGlamsch »

Genau, die Knotenkräfte sind sozusagen die Kräfte, die am Lager wirken.

Die minimale Abweichung der Kräfte kann auch durch numerische Effekte entstehen. Immerhin liegen zwischen den Kräften ja bis zu fünf 10er Potenzen beziehungsweise ein Faktor von 100000. Für solch kleine Strukturen bietet es sich an den integrierten direkten Gleichungslöser Cholesky anstatt eines iterativen Lösers zu verwenden.

TristanSWK
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Re: Knotenkräfte≠0 an Punkten ohne Krafteintrag

Beitrag von TristanSWK »

Vielen Dank nochmal für die schnelle Antwort. Tatsächlich hatte ich den SICCG benutzt.
Allerdings ist die Abweichung bim Knoten 7 ja nicht soo klein oder? Ein Faktor von 2276, aber trotzdem...
Meint ihr das kann man vernachlässigen?
*EDIT* Hab die Parameter verändert und hab jetzt überall wo 0 sein sollte mindestens e-10 :D

Aber wenn ich den Cholesky nehme kommt leider gar nichts heraus :?
Er sagt zwar "Solver erfolgreich gelaufen" aber im Endeffekt steht da doch .#IND0E+000 überall in der z88o4.txt

JGlamsch
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Re: Knotenkräfte≠0 an Punkten ohne Krafteintrag

Beitrag von JGlamsch »

Super, dass es nun funktioniert.

Dass keine Werte in der Datei ausgegeben werden könnte daran liegen, dass das Modell eventuell statisch unterbestimmt ist. Du kannst das ganze auch nochmals mit PARDISO testen, ebenfalls ein direkter Gleichungslöser.

TristanSWK
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Re: Knotenkräfte≠0 an Punkten ohne Krafteintrag

Beitrag von TristanSWK »

Hallo :)
In der Tat, an der statsichen Bestimmtheit hat's gelegen. Ich hatte die Rotationen um die x-achse vergessen. Jetzt laufen alle solver, einmal hab ich sogar beim Punkt 5 die 0,00E00 getroffen.
Vielen Dank nochmal :)

JGlamsch
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Re: Knotenkräfte≠0 an Punkten ohne Krafteintrag

Beitrag von JGlamsch »

Super, freut mich, dass ich helfen konnte!

TristanSWK
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Re: Knotenkräfte≠0 an Punkten ohne Krafteintrag

Beitrag von TristanSWK »

Danke.
Jetzt hab ich aber doch noch eine Frage: Ich mache irgendetwas mit der Linienlast falsch:
Ich wollte das Eigengewicht des Balkens mit simulieren: Das ist eine Streckenlast von ca. 0,5N/mm in Z-Richtung

Wenn ich ein Set bestehend aus den Elementen (10 Balkenelementen) nehme und dort eine Linienlast aufbringen will, sagt es mir "Elementset nicht erlaubt"
OK, also Punkteset genommen. Wenn ich alle Knoten als ein Set nehme und dort die Linienlast aufbringe, läuft der Solver durch, es passiert aber nichts. Keine Kräfte oder berschiebungen in Z-Richtung
Woran liegt das?
Hab mir das hier durchgelesen: https://fem-helden.de/wp-content/upload ... ABAQUS.pdf und genau so gemacht...

Beste Grüße

JGlamsch
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Re: Knotenkräfte≠0 an Punkten ohne Krafteintrag

Beitrag von JGlamsch »

Linienlasten sind immer auf Kntotensets aufzubringen. Ich denke das Problem ist, dass die Streckenlast zu gering ist um eine Auswirkung zu zeigen. Du kannst das gerne mal mit einer höheren Last testen. :wink:

TristanSWK
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Re: Knotenkräfte≠0 an Punkten ohne Krafteintrag

Beitrag von TristanSWK »

Ich hab noch einmal alles überprüft:
Randbedingungen:

P1 tXYZ rX (translatorisch XYZ rotatorisch X gesperrt am 1. Lagerpunkt)
P2 tYZ (translatorisch YZ gesperrt am 2. Lagerpunkt)
P3 tZ (translatorisch Z gesperrt am 3. Lagerpunkt)
P4 tZ (translatorisch Z gesperrt am 4. Lagerpunkt)
Gewicht (Set aus allen Punkten, 1000 N in Z-Richtung)

hier der .zip: https://gigamove.rz.rwth-aachen.de/d/id/JpuRG9AcQo2mF6

Es kommt überall null raus :(

JGlamsch
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Re: Knotenkräfte≠0 an Punkten ohne Krafteintrag

Beitrag von JGlamsch »

Leider habe ich dir eine falsche Info gegeben: Auf Balken können derzeit noch keine Linienlasten aufgeprägt. Das ist derzeit nur manuell möglich (Berechnung der Gewichtskraft pro Balken Element und diese auf die Knoten verteilen).

TristanSWK
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Re: Knotenkräfte≠0 an Punkten ohne Krafteintrag

Beitrag von TristanSWK »

Achso. Na dann mach ich's manuell: Ich schlage dann jeweils das halbe Balkengewicht den 2 Knoten welche den Balken definieren zu.

Vielen Dank für die super Arbeit am Programm und die schnelle Hilfe :D

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