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Probleme der 2D-3D-Kontaktanalysen
Dieses Kapitel enthält Probleme der 2D-und 3D-Kontaktanalysen und die Ergebnisse von Creo Simulate. In einer Kontaktanalyse berechnet Creo Simulate Verformungen, Spannungen und Dehnungen in Ihrem Modell, die durch bestimmte Lasten und Randbedingungen entstehen. Creo Simulate berechnet zudem automatisch alle vordefinierten Messgrößen. Diese Liste der Messgrößen variiert je nach dem Analysetyp.
Dieses Kapitel enthält die folgenden Kontaktprobleme:
mvsc001: 2D-Kontakt – Hertz-Kontakt
Analysetyp:
2D-Kontakt
Modelltyp:
Ebener Dehnungszustand
Vergleich:
Theorie
Hintergrundinformation:
Roark, R.J. und Young, W. Formula for Stress and Strain. NY; McGraw-Hill Co. 1982. S. 517.
Beschreibung:
Ein Halbmodell zweier Zylinder mit Tiefeneinheit in Kontakt. Geformt mittels 2D-Kontakt. Bestimmen Sie die maximale Spannung und Kontaktfläche.
Spezifikationen
Art des Elements:
2D-Volumenkörper
Einheiten:
IPS
Bemaßungen:
R1: 1
R2: 1
Materialeigenschaften:
Massendichte: 0
Massenspezifische Materialkosten: 0
Elastizitätsmodul: 1e6
Querkontraktionszahl: 0.3
Wärmeausdehnung: 0
Leitfähigkeit: 0
Randbedingungen:
konstant in allen Richtungen außer y an vertikalen Nähten; konstant in allen Richtungen außer x an unterer Kante
Lasten:
-1000 an oberen Elementnähten (Symmetrie):Gesamtlast =-2000
Vergleich der Ergebnisdaten
Theorie
Struktur
% Differenz
Kontaktbereich
0.0481
0.0481
0 %
Maximale Spannung (m = contact_max_press)
26450
26353.88
0.363%
Konvergenz %: 0.8 % Kontaktfläche und Kontaktdruck
Max P: 9
Anz. Gleichungen: 397
mvsc002:3D-Kontakt – Hertz-Kontakt
Analysetyp:
3D-Kontakt
Modelltyp:
3D
Vergleich:
Theorie
Hintergrundinformation:
Roark, R.J. und Young, W. Formula for Stress and Strain. NY; McGraw-Hill Co. 1982. S. 517.
Beschreibung:
Ein Viertelausschnitt zweier Halbkugeln in Kontakt. Bestimmen Sie die maximale Spannung und Kontaktfläche.
Spezifikationen
Art des Elements:
2D-Volumenkörper
Einheiten:
IPS
Bemaßungen:
R1: 2
R2: 3
Materialeigenschaften:
Massendichte: 1
Massenspezifische Materialkosten: 1
Elastizitätsmodul: 1e7
Querkontraktionszahl: 0.3
Wärmeausdehnung: 1
Leitfähigkeit: 1
Randbedingungen:
konstant in allen Richtungen außer y auf xz-Seite; konstant in allen Richtungen außer x auf yz-Seite; konstant an unterer Kante
Lasten:
-25000 an oberen Elementseiten (Symmetrie):Gesamtlast = -100000
Vergleich der Ergebnisdaten
Theorie
Struktur
% Differenz
Kontaktbereich
0.0507
0.0481
7.692%
Maximale Spannung (m = contact_max_press)
740285
742075.3
0.241%
Konvergenz %: 1.6% Messgrößenkonvergenz
Max P: 9
Anz. Gleichungen: 6192
mvsc003: Schieben und Rollen eines Rings auf einer starren Fläche
Analysetyp:
2D-Kontakt
Modelltyp:
2D Ebener Dehnungszustand
Vergleich:
NAFEMS-Benchmark
Hintergrundinformation:
Benchmark-Tests für Finite-Elemente-Modellierung von Kontakt, Spalt und Gleiten, Ref:- R0081, Ausgabe: 1, CGS – 7, S. 53.
Beschreibung:
Das Problem besteht aus einem einfachen 2D-Modell mit endlicher Reibung, das vorgegebener Verschiebung ausgesetzt ist.
1. Kontaktschnittstelle
Spezifikationen
Art des Elements:
2D-Volumenkörper
Einheiten:
mmNs
Bemaßungen:
R: 500 mm
Materialeigenschaften:
Massendichte: 7850 kg/m^3
Elastizitätsmodul: 210 GPa
Querkontraktionszahl: 0.3
Randbedingungen:
Der Stahlring ist entlang der X-Achse konstant.
Lasten:
G = 2443 N
Vorgegebene Verschiebung x= 785 mm an unterer Kante der Platte
Reibungskoeffizient
μ=1.0
Vergleich der Ergebnisdaten
NAFEMS
Struktur
% Differenz
Rotation im Ring in Grad (m = rotation_ring)
90
89.9
0.1 %
mvsc004: Schnittstellen zwischen zwei Zylindern
Analysetyp:
2D-Kontakt
Modelltyp:
2D-Achsensymmetrie
Vergleich:
NAFEMS-Benchmark
Hintergrundinformation:
Benchmark-Tests für Finite-Elemente-Modellierung von Kontakt, Spalt und Gleiten, Ref:- R0081, Ausgabe: 1, CGS – 10, S. 61.
Beschreibung:
Das Problem besteht aus einem einfachen 2D-Kontaktproblem mit 20 mm Durchdringung. Der durchschnittliche Kontaktdruck wird berechnet.
1. Durchdringung
Spezifikationen
Art des Elements:
2D-Volumenkörper
Einheiten:
mmNs
Bemaßungen:
Wie in der Abbildung gezeigt
Materialeigenschaften:
Massendichte: 0
Elastizitätsmodul: 206E9 N/m^2
Querkontraktionszahl: 0.0
Randbedingungen:
Die Ober- und Unterseite der beiden Zylinder sind Randbedingungen in vertikaler Richtung.
Lasten:
Eine Dummy-Last wird auf die ganz linke Kante angewendet.
Vergleich der Ergebnisdaten
NAFEMS
Struktur
% Differenz
Kontaktdruck in N/m^2 (m = pressure_avg)
2.275E8
2.346E8
3 %
mvsc005: gleitender Keil
Analysetyp:
2D-Kontakt
Modelltyp:
2D-Achsensymmetrie
Vergleich:
NAFEMS-Benchmark
Hintergrundinformation:
Benchmark-Tests für Finite-Elemente-Modellierung von Kontakt, Spalt und Gleiten, Ref:- R0081, Ausgabe: 1, CGS – 4, S. 47.
Beschreibung:
Das Problem besteht aus einem einfachen 2D-Modell mit endlicher Reibung.
1. Kontaktschnittstelle
Spezifikationen
Art des Elements:
2D-Volumenkörper
Einheiten:
MKS
Bemaßungen:
Wie in der Abbildung gezeigt
Materialeigenschaften:
Massendichte: 0
Elastizitätsmodul: 206 GPa
Querkontraktionszahl: 0.3
Randbedingungen:
Die Unterseite der Basis ist in allen Richtungen eingeschränkt. Die linke Seite des Keils ist mit 9 linearen Federn (Steifigkeit 98 N/m) in horizontaler Richtung verbunden. Das andere Ende der Federn ist in alle Richtungen eingeschränkt.
Lasten:
F = 1500 N
G = 3058 N
Reibungskoeffizient
μ= 0.1
Vergleich der Ergebnisdaten
NAFEMS
Struktur
% Differenz
Horizontale Verschiebung (m = displacement_x)
1.0
1.0
0 %