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
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Analysetyp:
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2D-Kontakt
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Modelltyp:
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Ebener Dehnungszustand
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Vergleich:
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Theorie
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Hintergrundinformation:
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Roark, R.J. und Young, W. Formula for Stress and Strain. NY; McGraw-Hill Co. 1982. S. 517.
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Beschreibung:
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Ein Halbmodell zweier Zylinder mit Tiefeneinheit in Kontakt. Geformt mittels 2D-Kontakt. Bestimmen Sie die maximale Spannung und Kontaktfläche.
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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 % |