Abbruch Berechnung - Kontakt zwischen Gehäuse und Buchse

[bimar]

Hallo!

Ich versuche mich gerade an der Berechnung der Wechselwirkung zwischen einer Buchse (Stahl) und einem Gehäuse (Aluminium). Die Buchse mit einem Außendurchmesser von 22mm steckt in einer 22mm Bohrung im Gehäuse. Die Innenwand der Buchse wird mit einem Druck von 130 bar beauschlagt. Die angefügten Rand- und Lagerbedingungen habe ich in dem angehängten Dokument zusammengestellt. Ziel ist es zu sehen, wie die Buchse sich ausdehnt und auf das Gehäuse drückt. Die Netzerstellung wurde mit GMSH durchgeführt (Tet 16 Elemente). Leider kann ich für diese Aufgabe kein Ergebnis produzieren, da die Berechnung schon beim ersten Lastschritt zu keinem Ergebnis kommt und abgebrochen wird (siehe z88r Datei). In der Konsole erscheint die Meldung, dass das Abbruchkriterium nicht erreicht werden konnte. Folgendes habe ich bereits probiert:

• Erhöhung des Trennabstandes auf 0,3 mm
• Vertauschen von Master und Slave
• Erhöhung der Lastschrittzahl bis auf einen Wert von 20
• Herabsetzung des Abbruchkriteriums (Risiduum) von 1E-6 auf 1E-5

Jetzt bin ich mit meinem Latein am Ende und hoffe auf Hilfe aus dem Forum.

[JWittmann]

Hallo bimar,

vielen Dank für diesen spannenden Anwendungsfall.

Das hört sich nach einem sehr großen Druck an, der sich möglicherweise in großen (nichtlinearen) Verformungen der Buchse auswirkt.
Es gibt unterschiedliche Ansätze, wie man sich annähern könnte bzw. die Ursache finden könnte.

Zunächst würde ich vorschlagen, genau zu prüfen, ob alle Bauteile statisch bestimmt sind und die Materialdatendateien in Ordnung sind (E-Modul, Querkontraktion)

Als nicht korrekte aber notwendige Prüfung sollten wir schauen, dass zunächst der lineare verklebte Kontakt rechnet. Danach können wir uns steigern und das Rutschen aktivieren.

Die Netze schauen gut aus, ich würde noch einen Ticken den Trennabstand erhöhen.
Alternativ könnten wir die Buchse evtl. auch noch feiner vernetzen (als Slave). Ziel wäre, dass die Buchse das Mastergehäuse nicht durchdringt.

Welcher Solver wird genutzt? Die Fehlermeldung hab ich schon mal gesehen..

Für die Belastung der Buchse wäre interessant herauszufinden, welche Dehnung bei dem Druck zu erwarten ist, evtl zunächst isoliert rechnen und dann als Baugruppe.


Viele Grüße aus Bayreuth

[bimar]

Hi!

Vielen Dank für die Antwort. Die Buchse einzeln zu rechnen war ein guter Tipp. Als Ergebnis zeigt sich, dass die durch den Druck hervorgerufene Ausdehnung der Buchse sehr gering ist. Der Durchmesser vergrößert sich nur um maximal 0,0036 mm! Vielleicht kann dadurch kein Kontakt aufgebaut werden?

Ich habe dann nochmal mit dem vollständigen Modell (Gehäuse und Buchse) gerechnet und die Last um den Faktor 20 erhöht. Weitere Maßnahmen waren:

• Trennabstand auf 0,5 mm erhöht

• Netz der Buchse im Vergleich zum Gehäuse verfeinert

Leider blieb auch das ohne Erfolg. Ich hab mit dem SICCG Solver gerechnet. Nach 45 min und immer noch Lastschritt 1 habe ich die Berechnung abgebrochen.

Ich habe das ganze dann noch mit verklebtem Kontakt versucht. Diesmal verwendete ich den SOGCG Solver. Hier wurde die Berechnung dann vom Solver abgebrochen, weil das Residuum nicht erreicht wurde.

Könnte das Problem darin bestehen, dass im Kontaktbereich die Knoten vom Gehäuse exakt auf der gleichen Linie wie die Knoten der Buchse liegen? Der Außendurchmesser der Buchse ist ja exakt so groß wie der Durchmesser der Bohrung im Gehäuse.

Wenn es hilft, könnte ich die Modelldaten auch übermitteln, damit Sie sich selbst ein Bild machen können.

[JWittmann]

Hallo,

wenn der direkte Gleichungslöser Pardiso (gegenüber der iterativen Lösern aus ihrer Beschreibung) ausgewählt wird, könnten wir gleich zu Beginn auf Fehlersuche gehen. Der Vorschlag ist gut und ich schau mir gerne Ihr Modell näher an. Könnten Sie die Daten übermitteln?

[bimar]

Hi,

ich habe die Daten in den Anhang gepackt. Enthalten sind die STEP files für die Körper. Das Kontaktmodel habe ich vollständig mit allen Rand- und Lastbedingungen aufgebaut. Es befindet sich im Ordner "03_Analyse". Die Berechnung könnte im Grunde sofort gestartet werden. Die Netze habe ich wieder über GMSH erstellt.

Danke für die Hilfe und Bereitschaft das Modell zu prüfen!

Schöne Grüße!

[JWittmann]

Hallo,

Vielen Dank für die Bereitstellung. Das Modell sieht soweit sehr gut aus und ich konnte es berechnen, sowohl für verklebt als auch reibungsfrei.

Leider funktioniert jedoch keiner der beiden genannten iterativen Löser schnell im Beispielmodell, weswegen ich den direkten Löser pardiso empfehlen würde. Der hat zügig Ergebnisse geliefert und geht hoffentlich auch in Ordnung?

Zu den Verformungen, die sind klein das stimmt, die Gaußpunktspannungen sind auch im Rahmen.

Viele Grüße aus Bayreuth

[bimar]

Hi,

vielen Dank für die Auseinandersetzung mit dem Problem. Mit dem PARDISO Solver konnte ich es jetzt auch berechnen. Mit einem i7 Prozessor dauert es keine 3 min. Das Problem war also die Wahl des Solvers. Ich hatte mich hier zusehr auf die iterativen Solver fixiert, weil ich davon ausgengen war, dass sie bei der Anzahl der Knoten die bessere Wahl sind.

Auf jeden Fall sehr schön, dass Z88 jetzt Kontakte rechnen kann! Großes Lob!

Schöne Grüße!