Problem mit Netz aus quadratischen Tetraedern

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Lothar
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Problem mit Netz aus quadratischen Tetraedern

Beitrag von Lothar »

Bauteil.PNG
Mein Bauteil, das vernetzt werden soll
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Hallo zusammen,

Erstmal vielen Dank an die Entwickler von Z88Aurora. Ich bin immer noch ganz begeistert, dass ich so ein mächtiges FEA-Programm kostenlos herunterladen und benutzen kann :D

Ich würde gerne das in der angehängten Abbildung gezeigte Bauteil auf Torsion untersuchen und wollte dies mit Z88Aurora machen. Ich habe mit FreeCAD eine STL-Datei erzeugt und konnte diese in Z88Aurora importieren und mit Netgen auch ein Netz aus linearen Tetraedern erzeugen.

Nun habe ich jedoch gelesen, dass bei Biegebelastungen im Raum in mehreren Ebenen - und die treten in meinem Bauteil ja wohl auf - immer der quadratische Ansatz verwendet werden soll. Deshalb habe ich versucht, ein Netz mit quadratischen Tetraedern zu erzeugen. Dies ist mir bisher jedoch auch nach mehreren Versuchen und schrittweisem Vergrößern der Parameter MAXK und MAXE nicht gelungen. Die Netzfeinheit kann nicht größer als etwa 20 gewählt werden. Ich vermute, wegen des sehr dünnwandigen Rohres, das ja nur eine Wandstärke von 2 mm hat. Damit wird die Anzahl von Elementen wohl zu groß und der Mesher kommt damit nicht mehr klar.

Deshalb nun hier meine Frage: Macht es überhaupt Sinn, mit Z88Aurora und den Meshern Netgen oder Tetgen für ein so großes Bauteil ein Netz aus quadratischen Tetraedern erzeugen zu wollen?

Ist ein anderer Ansatz denkbar, z.B. mit trickreichen Randbedingungen und/oder indem ich einen anderen Element-Typ verwende?

Vielen Dank im Voraus für jede Hilfe !

Viele Grüße,
Lothar
ccad
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Re: Problem mit Netz aus quadratischen Tetraedern

Beitrag von ccad »

Hallo Lothar,

es ist ganz einfach: Nicht Kontinuumselemente nehmen, sondern die Balken Nr. 2; die haben einen kubischen Ansatz fuer die Biegung und rechnen exakt nach der Bernouilli-Theorie. Sie kommen mit einer Handvoll Balken aus: Zwei fuer die Rohre und vier fuer die Laschen am Ende (vier deshalb, weil Sie in der Mitte der Lasche lagern bzw. ein Drehmoment aufbringen wollen --> da muss ein Knoten hin. Natuerlich jeweils mehr Knoten, wenn Sie Zwischenergebnisse, z.B. fuer die Biegelinien sehen wollen.

Viele Gruesse

Prof. Rieg
Lothar
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Re: Problem mit Netz aus quadratischen Tetraedern

Beitrag von Lothar »

Hallo Herr Prof. Rieg,

Zunächst ganz herzlichen Dank für Ihre Hilfe.

Ich habe nun ein Modell mit den Balken Nr. 2 in Z88Aurora V2 eingegeben. Wie von Ihnen vorgeschlagen, mit jeweils einem Balken für die Rohre und 4 für die Laschen, siehe Abbildung.

Nun weiß ich nicht, wie ich das Moment beim Knoten 4 einbringen kann. Es gibt bei den Randbedingungen ja nur Verschiebungen, Druck und verschiedene Lasten zur Auswahl.

Muss ich bei den Laschen auf jeder Seite der Drehachse nochmal jeweils einen zusätzlichen Balken einbauen, um dann mit einem Abstand zur Drehachse entspechende Kräfte einbringen zu können?

Es würde mich sehr freuen, wenn Sie - oder einer Ihrer Mitarbeiter vom Support-Team - mir da noch einmal einen Tipp geben könnte.

Viele Grüße,
Lothar
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Modell_mit_Balken_Nr.2.PNG
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ccad
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Re: Problem mit Netz aus quadratischen Tetraedern

Beitrag von ccad »

Hallo Lothar,

es ist ganz einfach: Fuer die beiden betroffenen Knoten je ein Set definieren und dann bei den Randbedingungen das eine Set fuer die Festhaltung auswaehlen, alle 6 Freiheitsgrade, d.h. die drei Verschiebungen und die 3 Rotationen (X-Achse ..) auf Verschiebung 0 setzen, und das andere Set auf X-Achse oder Y-Achse oder Z-Achse setzen (beachten Sie, dass das die 3 globalen Achsen sind) und dann Verschiebung (das waere dann in Wahrheit die Verdrehung um die gewaehlte Achse) oder Kraft (das waere dann das Moment um eine Achse) auf den passenden Wert setzen.

Es gilt immer:

Verschiebung ist im Fall von Rotationsfreiheitsgraden Verdrehung
Kraft ist im Fall von Rotationsfreiheitsgraden Moment

Viele Gruesse

Prof.Rieg
mifris
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Re: Problem mit Netz aus quadratischen Tetraedern

Beitrag von mifris »

Hallo Lothar,

vielleicht noch ergänzend eine kleine tabellarische Übersicht von Strukturelementen mit deren Freiheitsgraden.

Viel Grüße,

Michael Frisch
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Freiheitsgradtabelle.png
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Lothar
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Re: Problem mit Netz aus quadratischen Tetraedern

Beitrag von Lothar »

Hallo Herr Prof. Rieg,

Erneut herzlichen Dank für Ihre schnelle Hilfe. Auch Ihnen vielen Dank, Herr Frisch, für die Tabelle mit den Freiheitsgraden der Strukturelemente.

Ich konnte das Moment nun einbringen und ich bekomme eine schöne, plausible Verformung des Rahmens. Zur Sicherheit hätte ich noch eine Frage:

Ich möchte ein Moment von 461 Nm oder 461000 Nmm einbringen. Die Abmessungen des Rahmens habe ich in mm eingegeben. Dann muss ich bei den Randbedingungen für die Kraft, die bei der Rotation um eine Achse, das Moment um diese Achse repräsentiert, doch den Wert 461000 eingeben, richtig?

Viele Grüße,
Lothar
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mz15
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Re: Problem mit Netz aus quadratischen Tetraedern

Beitrag von mz15 »

Hallo Lothar,

ja genau, damit die Einheiten untereinander konsistent sind muessen sie Nmm verwenden.

Gruss
mz15
Lothar
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Re: Problem mit Netz aus quadratischen Tetraedern

Beitrag von Lothar »

Hallo mz15,

Prima, vielen Dank für Ihre Hilfe.

Dann werde ich mich mal daran machen, die Ergebnisdateien durchzuarbeiten.

Viele Grüße,
Lothar
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mz15
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Re: Problem mit Netz aus quadratischen Tetraedern

Beitrag von mz15 »

Hallo,

na dann viel Spass mit Z88AuroraV2a.

Gruss
mz15
Lothar
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Re: Problem mit Netz aus quadratischen Tetraedern

Beitrag von Lothar »

Hallo nochmal,

Ich bin gerade dabei, die Ergebnisse auszuwerten. Dabei ist mir nicht ganz klar, auf welche Achsen sich die Spannungen im Ergebnisfile "z88o3.txt" beziehen. In dieser Datei werden ja die Normal-, Schub- und Biegespannungen ausgegeben. Diese sind mit SIGXX, TAUXX, SIGZZ1, SIGYY1, SIGZZ2 und SIGYY2 bezeichnet.

Bezieht sich in dieser Datei XX, ZZ und YY auf die globalen oder auf die lokalen Achsen?

Viele Grüße,
Lothar
mifris
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Re: Problem mit Netz aus quadratischen Tetraedern

Beitrag von mifris »

Hallo Lothar,

XX, YY und ZZ sind die Koordinaten der Gausspunkte, denn dort werden die Spannungen mathematisch berechnet. Deswegen sollte man zur Auswertung immer die Spannungen an den Gausspunkten vergleichen. Die anderen Spannungen (Element- und Eckpunktspannungen) sind "nur" Approximationen! :)

Viele Grüße,
Michael Frisch
Lothar
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Re: Problem mit Netz aus quadratischen Tetraedern

Beitrag von Lothar »

Guten Morgen Herr Frisch,

Herzlichen Dank für Ihre Hilfe.

Ich habe ja Balken Nr. 2 und in meinem Ergebnisfile "z88o3.txt" gibt es keine Spalten mit den Koordinaten XX, YY und ZZ, sondern nur die Spalten SIGXX, TAUXX, SIGZZ1, SIGYY1, SIGZZ2 und SIGYY2.

Was ich eigentlich wissen wollte ist, auf welche Achsen sich diese Werte beziehen. D.h., auf welche Achse bezieht sich z.B. die Biegung SIGZZ1. Ist das die Biegung um die globale ZZ-Achse oder die Biegung um die lokale ZZ-Achse.

Viele Grüße,
Lothar
Lothar
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Re: Problem mit Netz aus quadratischen Tetraedern

Beitrag von Lothar »

Hallo nochmal,

Hier schicke ich noch einen Screenshot der Ergebnisdatei "z8803.txt" mit den Spannungen. Dann wird vielleicht klarer, was ich meine.

Viele Grüße,
Lothar Keller
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z88o3.txt.PNG
Ergebnisdatei "z88o3.txt" mit Spannungen
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SHautsch
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Re: Problem mit Netz aus quadratischen Tetraedern

Beitrag von SHautsch »

Hallo Herr Keller,

hierbei handelt es sich jeweils um die Spannungen im lokalen Koordinatensystem.
Spannungen: SIGXX,TAUXX: Normalspannung, Schubspannung, SIGZZ1,SIGZZ2: Biegespannung um z-z, 1. und 2. Knoten, SIGYY1,SIGYY2: Biegespannung um y-y, 1. und 2. Knoten
Weitere Informationen finden Sie im Theoriehandbuch (C:\Z88AuroraV2\docu\de) auf Seite 125. Dort ist eine ausführliche Beschreibung der Bezeichnungen für das Balkenelement einzusehen.

Mit freundlichen Grüßen,
Stefan Hautsch
Lothar
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Re: Problem mit Netz aus quadratischen Tetraedern

Beitrag von Lothar »

Hallo Herr Hautsch,

Herzlichen Dank für Ihre Hilfe !

Dann werde ich mich mal an die weitere Auswertung machen.

Viele Grüße,
Lothar Keller
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