Ausarbeitung der Übungsbeispiele Ansys Workshop Ausarbeitung der Übungsbeispiele Vortragende: Stephan Kugler Ausarbeitung: Michael Blümel Verwendete Software:

Beispiel 1: Eigengewicht Einfaches statisches Problem: Dachstuhl unter Eigengewichtsbelastung Eckdaten: Blechstärke Dach = 10mm Blechstärke Streben = 20mm Material = Standard Baustahl Geometrie: I-deas Import

Beispiel 1: Eigengewicht Vernetztes Dach Verwendete Elemente: Shell181

Beispiel 1: Eigengewicht Ergebnis Wie erwartet biegt sich das Dach zwischen den Steifen durch. Die Randflächen verformen sich stärker, da jeweils auf einer Seite ein freies Ende vorliegt.

Beispiel 2: plastische Effekte I-Traeger mit vorgegebener Geometrie an der hinteren Seite völlig eingespannt und an der Oberseite Druck über die ganze Fläche Eckdaten: E = 200GPa, v = 0.3, σy = 300 MPa Gesucht: Maximale Traglast und die plastische Zone

Beispiel 2: plastische Effekte Vorgehensweise: Vernetzten und Materialdefinition wie gewohnt (vorsicht nichtlineares Material: bilinear isotropic); Shell 181; reduziert integriert; neun Intpkt über die Dicke; automatisches Timestepping mit 100 zulässigen Substeps (100 Substeps damit die Auswertung Leichter fällt 100000N/m² pro Step) Einspannung wie in der Abbildung; Druck 1.000.000N/m² auf der Trägeroberseite

Beispiel 2: plastische Effekte Lösung: der Solver findet bis ca. 750N/m² ein Gleichgewicht obwihl der Träger Schon ab ca. 700N/m² völlig durchplastiziert. Der rote Bereich kennzeichnet die Plastischen Bereiche: links bei ca. 690N/m² und rechts den durchplastizierten Träger bei ca. 700N/m²; bei Belastungen über dieser Grenze verliert das Bauteil sein Trageverhalten völlig

Beispiel 3: große Deformationen Simulation eines Plattenstreifens unter Gleichlast p = 100 N/m² Beidseitige Festlagerung Dimensionen: l = 1m; t = 0.05m; h = 0.001m Material: E = 200 GPa; v = 0.3

Beispiel 3: große Deformationen Modellierung mit Shell181; Vorsicht: Einspannung links und rechts sperrt keine Rotationen Linear uzmax=0.07803mm Nichtlinear uzmax=0.00285mm

Beispiel 3: große Deformationen Zusatzaufgabe: gleiches Beispiel aber Modellierung mit Beams (Beam44) Linear uzmax=0.07803mm Nichtlinear uzmax=0.00285mm

Beispiel 4: dynamische Simulation In diesem Beispiel soll ein Hochlauf einer Maschine (Waschmaschine) simuliert werden Quadratischer Rahmen 0.8 x 0.8m (Wichtig alle Knoten sind in z-Richtung gesperrt!) Kreisrunder Vollquerschnitt r = 1.5 cm E = 200 GPa; v = 0.3; ρ = 7800 kg/m³ Federsteifigkeit: 50 000 N/m Masse: 5 kg Kreisrunder Vollquerschnitt (Zusatzmasse) r = 1.5 cm E = 200 GPa; v = 0.3; ρ =78000 kg/m³ Federsteifigkeit: 500 000 N/m

Beispiel 4: dynamische Simulation Linienmodell mit Lagerung Gesperrte Richtungen: Alle Knoten in Z-Richtung; Rahmen L. und R. Unten in X-Richtung; Federauflagepunkte ALL DOF

Beispiel 4: dynamische Simulation Statischer Lastfall: Belastung durch Eigengewicht (Gravity) Simulationszeit: z.B.: 0.01s Maximale Verschiebung im Massepunkt in der Mitte 0.0009mm

Beispiel 4: dynamische Simulation Krafterregung im Mittelpunkt des Rahmens (Unwuchterreger) e = 0.2 m; m = 0.1 kg (Vernachlässigung von dw/dt) y w(t) m e x (t) mit und 

Beispiel 4: dynamische Simulation Transiente Analyse Nachdem die beiden Formel für Fx und Fy in den Formeleditor eingetippt wurden, können sogenannte Parameter-Arrays erstellt werden. Diese Arrays werden danach den im Mittenknoten angreifenden Kräften Fx und Fy zugewiesen. Auch die Erdanziehung muß in diesem Loadstep natürlich wieder definiert werden. Vorgehensweise damit die Anfangsverschiebung in der Rechnung berücksichtigt wird: 1) Statischer Lastschritt (transiente Effekte deaktiviert) 2) gleicher Lastschritt zur Minimierung der Anfangsgeschwindigkeiten 3) transiente Analyse (transiente Effekte aktiviert damit die Trägheitskräfte berücksichtigt werden, wirkt sich nach der ersten Sekunde aus) In den folgenden Folien wird die Verschiebung des Mittelknotens uy über ux dargestellt

Beispiel 4: dynamische Simulation Results 1Sek 1.5Sek 2.5Sek 2Sek

Beispiel 4: dynamische Simulation Results 3Sek 3.5Sek Gesamtversch USUM nach 3.54sek 4Sek

Beispiel 4: dynamische Simulation Results Verlauf der Auflagerkräfte über 4 Sekunden Simulationszeit

Beispiel 4: dynamische Simulation Animation der transienten Resultate über 4 Sekunden