Frage zur Machbarkeit: Metallzylinder in Kunststoffblock

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heisenberg
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Frage zur Machbarkeit: Metallzylinder in Kunststoffblock

Beitrag von heisenberg »

Hallo,

Ich möchte die Deformation eines Quaders aus Kunststoff berechnen, wenn auf einen im Quader steckenden Metallzylinder gedrückt wird. Dass man mit Z88 keine Baugruppen analysieren kann, habe ich schon gelesen, mir würde es aber auch erstmal reichen, wenn Quader und Zylinder quasi einen Körper bilden und die Materialparameter entsprechend variieren (also ein Gitter, wobei den Elementen im Bereich des Zylinders die Metall- und den übrigen die Kunststoffparameter zugewiesen werden).

Entsprechende 3D CAD-Modelle in verschiedenen Varianten (.step, .stl ) habe ich bereits importiert, das Vernetzen (Tetgen, Netgen) funktioniert allerdings nicht. Ich vermute, Z88 kommt mit der Grenzfläche zwischen Zylinder- und Quaderbereich nicht klar.
Bevor ich nun noch ewig weiter rumprobiere wollte ich daher zunächst fragen, ob ich das Zylinder-in-Quader-Problem mit der aktuellen Version von Z88 Aurora überhaupt bearbeiten kann. Falls nicht, wird es mit V2 möglich sein?

Viele Grüße
Markus

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mz15
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Re: Frage zur Machbarkeit: Metallzylinder in Kunststoffblock

Beitrag von mz15 »

Hallo heisenberg,
prinzipiell koennen Sie das mit Z88Aurora V1 und auch mit Z88Aurora V2 loesen, das Problem ist, wie Sie richtig erkannt haben, die Grenzflaeche zwischen Zylinder und Block. Ihrer Erklaerung entnehme ich das lediglich auf den Zylinder gedrueckt werden soll. Dann wollen Sie die Deformation des Kunststoffblockes wissen. Fuer diese Simulation koennen Sie den Zylinder einfach weg lassen. Dann haben Sie nur ein Bauteil und die Vernetzung sollte funktionieren.

Folgende Erklaerung:
Der metallische Zylinder nimmt die Druckkraft auf und leitet diese an den Kunststoffblock weiter. Dieser wird sich aufgrund der Kraft verformen. Da der Elastizitaetsmodul von Kunststoff im Allgemeinen um das 100-fache niedriger ist als der von z.B. Stahl, sind die Verschiebungen auch um das 100-fache groesser (aufgrund der linearen Berechnung). Damit koennen die Verschiebungen des metallischen Bauteils gegenueber dem Kunststoffteil zunaechst vernachlaessigt werden. Sollten die Kraefte so groß sein das sich das metallische Teil signifikant verformt, dann wird der Kunststoffblock schon lange in seiner Festigkeit versagen oder zumindest so stark verformt werden das eine lineare Berechnung keine sinnvollen Ergebnisse mehr liefert.

Anstatt den Zylinder zu belasten geben Sie die Randbedingungen (Druck oder Kraft) direkt auf die Stelle am Kunststoffblock auf, auf die der Zylinder wirkt. Damit haben Sie zum einen das Modell verkleinert und die physikalische Situation fuer eine erste Überschlagsrechnung sinnvoll vereinfacht.

Mit freundlichen Grueßen
Markus Zimmermann

heisenberg
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Re: Frage zur Machbarkeit: Metallzylinder in Kunststoffblock

Beitrag von heisenberg »

Hallo Herr Zimmermann,

Würde ich mit dem Zylinder nur auf eine Fläche des Blocks drücken, ließe sich der Zylinder einfach durch Randbedingungen ersetzen, aber der Zylinder steckt ja im Block (siehe Anhang). Wenn man ihn schräg zur Längsachse belastet, wird die Randbedingungsberechnung ganz schön aufwändig...
Gibt es noch eine andere Möglichkeit?

Viele Grüße
Markus
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auroraIco
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Re: Frage zur Machbarkeit: Metallzylinder in Kunststoffblock

Beitrag von auroraIco »

Bitte definieren Sie doch kurz mal "schräg" zur Längsachse. = Senkrecht?

Grüße Aurora_ico

heisenberg
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Re: Frage zur Machbarkeit: Metallzylinder in Kunststoffblock

Beitrag von heisenberg »

Hallo,

Im Prinzip aus beliebigen Richtungen, egal ob senkrecht zur Achse des Zylinders oder im 10° Winkel dazu.
Das Modell ist erstmal nur eine sehr starke Vereinfachung, eigentlich sollen die beiden Körper beliebige Formen annehmen können. Der "Zylinder", in Wirklichkeit eine Schraube, guckt auch ein Stück weit aus dem "Block" heraus.

Viele Grüße
Markus

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mz15
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Re: Frage zur Machbarkeit: Metallzylinder in Kunststoffblock

Beitrag von mz15 »

Hallo heisenberg,
so wie Sie das beschreiben handelt es sich um ein Kontaktproblem, welches so in Z88Aurora V1 nicht geloest werden kann.
Wenn Sie Ihr Problem nochmals kurz zusammenfassen können Sie sich an unseren Kontaktspezialisten wenden.
Schreiben Sie dazu eine Mail an
florian.nuetzel(at)uni-bayreuth.de

Mit freundlichen Gruessen
Markus Zimmermann

heisenberg
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Re: Frage zur Machbarkeit: Metallzylinder in Kunststoffblock

Beitrag von heisenberg »

Hallo Herr Zimmermann,

Hm, handelt es sich zwangsläufig um ein Kontaktproblem? Bei Comsol kann man es ja als Kontaktproblem betrachten, indem man Zylinder und Block als "Baugruppe" anlegt und Kontaktpaare/-bedingungen definiert. Dann sind es aber wirklich zwei getrennte Körper zwischen denen durch Deformation auch ein Spalt auftreten kann. Man kann dort aber auch angeben, dass die "Vereinigung" von Zylinder und Block gebildet werden soll. Dann hat man im Prinzip ein gemeinsames Netz über beide Körper (wobei auf der Grenzfläche Knoten liegen und die Elementdichte im Zylinder und drumherum größer ist). Letzteres, im Comsol-Sinne also ohne Kontakt, würde mir vollkommen reichen. Laut Handbuch sollen ja in einer späteren Version Modelle aus verschiedenen Bauteilen möglich sein (S. 53), wird das schon bei V2 der Fall sein?

Viele Grüße
Markus

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mz15
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Re: Frage zur Machbarkeit: Metallzylinder in Kunststoffblock

Beitrag von mz15 »

Hallo heisenberg

nein, dies wird auch in Z88AuroraV2 noch nicht moeglich sein. Auch diese Version kann nur mit einem Bauteil umgehen.

Mit freundlichen Gruessen
Markus Zimmermann

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