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Einführung in nichtlineare strukturmechanische Berechnungen mit ANSYS Mechanical

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​Basiswissen rund um mechanische Nichtlinearitäten mit Einblicken in nichtlineare Kontakte, große Verformungen, nichtlineares Materialverhalten und Best Practice Tipps zu bewährten Diagnosemethoden bzw. zur Konvergenzsteuerung

​Verschiedene Aspekte wie bessere Materialausnutzung, leichtere Konstruktionen und besonders die Funktion eines Bauteils können die Berücksichtigung nichtlinearer Zusammenhänge erforderlich machen. Dabei werden nichtlineares Materialverhalten, große Verformungen und Kontakt unterschieden. ANSYS Mechanical bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten, etwa für das Werkstoffverhalten von Metallen, Kunststoffen und Elastomeren, für große Drehungen, Dehnungen und Stabilität sowie für sich berührende und wieder trennende Bereiche und Relativbewegungen mit und ohne Reibung.
Hinzu kommt, dass die Lösung nichtlinearer Gleichungen iterativ erfolgt und zur Konvergenz gebracht werden muss. Hier bietet ANSYS Mechanical Konvergenzüberwachung, Konvergenzhilfen und Problemanalysemöglichkeiten.
Nichtlinearitäten, wie beispielsweise Kontakte, große Verformungen und/oder materielle Nichtlinearitäten, spielen bei realen Strukturen vielfach eine entscheidende Rolle und können über die Benutzeroberfläche von ANSYS Mechancial auch sehr einfach aktiviert werden. Die Vielzahl möglicher Einstellungen, die für eine erfolgreiche Aufgabenbewältigung vorteilhaft sein können, sowie die mechanischen Hintergründe lassen das Thema jedoch zunächst oft recht komplex erscheinen. Im Rahmen dieses Seminar vermitteln wir Ihnen sowohl die notwendigen theoretischen Grundlagen für einen sicheren Einstieg in diese Thematik als auch bewährte Vorgehensweisen zur Fehlersuche und Verbesserung des Konvergenzverhaltens.

ZIELGRUPPE

​Dieses Seminar richtet sich an Berechner, die Kenntnisse und erste Erfahrungen mit ANSYS Mechanical für lineare strukturmechanische Aufgaben haben und sich nun Nichtlinearitäten zuwenden. Wegen der dargebotenen Übersicht stellt dieser Brückenkurs das Bindeglied zu den zahlreichen vertiefenden CADFEM Spezialkursen rund um die Nichtlinearitäten dar und wird auch Projektleitern und Entscheidern helfen, Ihre Erwartungen zu justieren.

IHR NUTZEN

​In diesem Seminar vermitteln wir die nötigen Grundlagen für die Durchführung und das Verständnis nichtlinearer Berechnungen, so dass diese zuverlässig bewältigt werden können. Das praktische Handwerkszeug zur Durchführung nichtlinearer Berechnungen mit ANSYS Mechanical, die Definition des Problems, die Beschreibung des Materialverhaltens und der Randbedingungen sowie der zentrale Aspekt der Steuerung und Konvergenzerzielung stehen im Mittelpunkt und werden mit praktischen Beispielen untermauert.

Agenda

Tag 1

M1: Basiswissen nichtlineare Analysen mit ANSYS Mechanical

  • ​Analyseeinstellungen für nichtlineare Analysen
  • Newton-Raphson-Verfahren
  • Zeitschritte und ihre Steuerung
  • Konvergenzprüfung und -hilfen
  • Nutzung der Restart Optionen
  • Stabilisierung

M2: Große Verformungen

  • ​Arten geometrischer Nichtlinearitäten (Große Drehungen und Dehnungen, verformungsabhängige Lasten, Richtung von Spannungen und Dehnungen)
  • Eigenwertbeulen linearer Strukturen
  • Geometrisch nichtlineare Analysen perfekter/imperfekter Strukturen

M3: Nichtlineares Materialverhalten

  • ​Beispiel Elasto-Plastizität (Fließbedingung, Fließregel, Belastungs- und Entlastungsbedingung)
  • Verfestigungsmodelle (isotrop & kinematisch)
  • Grundzüge der Materialdefinition in Workbench
  • Auswertung materiell nichtlinearer Analysen

M4: Langzeitverhalten

  • ​Phänomene des Kriechens
  • Primäres, sekundäres und tertiäres Kriechen
  • Einflussgrößen auf das Kriechverhalten (Spannung, Temperatur)
  • Dehnungs- und Dehnratenmodell
  • Aufbereitung von experimentellen Kriechkurven

Tag 2

M5: Einführung in die Kontaktberechnung – Teil 1

  • ​Modellierung von Kontakten
  • Zur Wahl von Kontakt- und Zielseite
  • Kontaktoptionen
  • Kontaktcheck (Contact Tool)

M6: Einführung in die Kontaktberechnung – Teil 2

  • ​Einfluss der Kontaktsteifigkeit
  • Weitere Optionen und Parameter
  • Beispiel

M7: Konvergenzbetrachtungen

  • ​Ursachen von Nichtkonvergenz
  • Ursachen identifizieren
  • Best Practice zur Konvergenzerzielung

M8: Gummiartige Materialien (Einführung)

  • ​Streckungen, Invarianten
  • Grundkonzept der Hyperelastizitätsmodelle
  • Beispiel Neo-Hooke (und Mooney-Rivlin)
  • Standard-Versuche
  • Programmgestützte Parameterbestimmung
  • Response Function
  • Konvergenzprobleme/Vernetzungsaspekte

ERGÄNZENDE VERANSTALTUNGEN