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Ansys WorkshopAusarbeitung der Übungsbeispiele

Vortragende: Stephan Kugler

Ausarbeitung: Michael Blümel

Verwendete Software:

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Beispiel 1: Eigengewicht

Einfaches statisches Problem: Dachstuhl unter Eigengewichtsbelastung

Eckdaten: Blechstärke Dach = 10mm Blechstärke Streben = 20mmMaterial = Standard Baustahl

Geometrie:I-deas Import

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Beispiel 1: Eigengewicht

Vernetztes Dach

Verwendete Elemente: Shell181

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Beispiel 1: Eigengewicht

Ergebnis

Wie erwartet biegt sich das Dach zwischenden Steifen durch.Die Randflächen verformensich stärker, da jeweils auf einer Seite ein freies Ende vorliegt.

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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

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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 AuswertungLeichter fällt 100000N/m² pro Step)

Einspannung wie in derAbbildung;Druck 1.000.000N/m² aufder Trägeroberseite

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Beispiel 2: plastische Effekte

Lösung: der Solver findet bis ca. 750N/m² ein Gleichgewicht obwihl der TrägerSchon ab ca. 700N/m² völlig durchplastiziert.

Der rote Bereich kennzeichnet die Plastischen Bereiche: links bei ca. 690N/m²und rechts den durchplastizierten Träger bei ca. 700N/m²; bei Belastungen über dieser Grenze verliert das Bauteil sein Trageverhaltenvöllig

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Beispiel 3: große Deformationen

Simulation eines Plattenstreifens unter Gleichlast p = 100 N/m²Beidseitige FestlagerungDimensionen: l = 1m; t = 0.05m; h = 0.001mMaterial: E = 200 GPa; v = 0.3

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Beispiel 3: große Deformationen

Nichtlinear uzmax=0.00285mmLinear uzmax=0.07803mm

Modellierung mit Shell181; Vorsicht: Einspannung links und rechtssperrt keine Rotationen

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Beispiel 3: große Deformationen

Nichtlinear uzmax=0.00285mmLinear uzmax=0.07803mm

Zusatzaufgabe: gleiches Beispiel aber Modellierung mit Beams (Beam44)

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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 Vollquerschnittr = 1.5 cmE = 200 GPa; v = 0.3; ρ = 7800 kg/m³

Kreisrunder Vollquerschnitt(Zusatzmasse)r = 1.5 cmE = 200 GPa; v = 0.3; ρ =78000 kg/m³

Federsteifigkeit: 50 000 N/m

Federsteifigkeit: 500 000 N/m

Masse: 5 kg

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Beispiel 4: dynamische Simulation

Linienmodell mit Lagerung

Gesperrte Richtungen:

Alle Knoten in Z-Richtung;

Rahmen L. und R. Unten inX-Richtung;

Federauflagepunkte ALL DOF

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Beispiel 4: dynamische Simulation

Statischer Lastfall: Belastung durch Eigengewicht (Gravity)Simulationszeit: z.B.: 0.01sMaximale Verschiebung im Massepunkt in der Mitte 0.0009mm

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Beispiel 4: dynamische Simulation

Krafterregung im Mittelpunkt des Rahmens (Unwuchterreger)e = 0.2 m; m = 0.1 kg (Vernachlässigung von d/dt)

x

y

e

(t)

(t)

yy

xx

yx

yx

maF

maF

eeaeea

evev

eyex

cossin;sincos

cos;sin

sin;cos

hungenGrundgleic

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m

5.11160)(

tetmit

2

3( ) ( ) 240 160

t

t t dt e t

und

2

1.5 30.1 0.2 160 1 cos 240 160t t

xF e e t

2

1.5 30.1 0.2 160 1 sin 240 160t t

yF e e t

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Beispiel 4: dynamische Simulation

Auch die Erdanziehung muß in diesem Loadstep natürlich wieder definiert werden.

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.

Transiente Analyse

Vorgehensweise damit die Anfangsverschiebung in der Rechnung berücksichtigtwird: 1) Statischer Lastschritt (transiente Effekte deaktiviert)

2) gleicher Lastschritt zur Minimierung der Anfangsgeschwindigkeiten3) 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

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Beispiel 4: dynamische Simulation

1Sek 1.5Sek

2Sek 2.5Sek

Results

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Beispiel 4: dynamische Simulation

3Sek 3.5Sek

4Sek

Results

GesamtverschUSUM

nach 3.54sek

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Beispiel 4: dynamische Simulation

Results

Verlauf der Auflagerkräfte über 4 Sekunden Simulationszeit

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Beispiel 4: dynamische Simulation

Animation der transienten Resultate über 4 Sekunden