FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

In diesem Forum Fragen und Diskussionen in Deutsch
Forum rules
Foren-Regeln und hilfreiche Informationen

WICHTIG: Bitte zuerst lesen, bevor Sie posten
freecad-heini-1
Posts: 1530
Joined: Tue Jan 07, 2014 11:10 am
Location: 64823 Groß-Umstadt
Contact:

FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

Postby freecad-heini-1 » Fri Mar 10, 2017 10:10 am

Hallo zusammen,
wer kann mir beibringen wie ich in FEM die Entformung eines Angusses berechnen kann?
Ich möchte z.B. gegenüberstellen wie sich ein vollrunder Angusskanal gegenüber einem trapezförmigen Angusskanal während der Entformung verhält.
Welche Form ist steifer, welche neigt früher zum Bruch, je spröder der Kunststoff wird.
Hier ein Beispiel, in rot der runde Angusskanal, in blau der mit dem trapezförmigen Angusskanal:
vergleich-rund-zu-trapez-anguss.png
vergleich-rund-zu-trapez-anguss.png (65.78 KiB) Viewed 264 times

anguss-biegebalken.fcstd
(631.53 KiB) Downloaded 10 times


Hier eine Info zur Angussauslegung, bitte Seite 14 beachten, Bildreihe A:
http://files.hanser.de/hanser/docs/2012 ... eprobe.pdf
buch-bildreihe-a.png
buch-bildreihe-a.png (53.4 KiB) Viewed 264 times

Viele Grüße
Wilfried
polymer
Posts: 43
Joined: Fri Sep 12, 2014 8:49 am

Re: FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

Postby polymer » Sat Mar 11, 2017 12:07 pm

Hallo:

Erste Schritte: https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0ahUKEwj7wbyItM7SAhUJshQKHcetCnIQFggiMAE&url=http%3A%2F%2Fwww.fb06.fh-muenchen.de%2Ffb%2Findex.php%2Fdownload.html%3Ff_id%3D2091&usg=AFQjCNH9RbehWHUE1sRBG0iw4vL6Pkb99A&sig2=C8cwmWUik52WCjE4h-GItw

Man kann das bei Kunststoff nicht so ganz pauschal sagen, grob abschätzen/rechnen geht, oft muss eh nochmal nachgearbeitet werden. Wenn du z.B. ein PS hast dann wirst du eh versuchen den Tunnel anders zu gestalten mit weniger Verformung. Man darf auch den Scher-Effekt der Kante bei einem Stauboden nicht unterschätzen.

Fertigungstechnisch ist die blaue Variante zu bevorzugen. Wer Material sparen will, auf Druckverlust, Zykluszeit usw. Wert leg spritzt sowieso direkt an.

mfg
Last edited by polymer on Sat Mar 11, 2017 12:34 pm, edited 1 time in total.
polymer
Posts: 43
Joined: Fri Sep 12, 2014 8:49 am

Re: FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

Postby polymer » Sat Mar 11, 2017 12:32 pm

Fehlpost.
UR_
Posts: 19
Joined: Tue Jan 03, 2017 8:42 pm

Re: FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

Postby UR_ » Sat Mar 11, 2017 3:53 pm

Hallo Wilfried,
ich hoffe du meinst nicht gerade sowas hier :shock:
Verformung real scale
strain.png
strain.png (108.21 KiB) Viewed 216 times

Stress
stress.png
stress.png (486.29 KiB) Viewed 216 times
Attachments
anguss.FCStd
(774.2 KiB) Downloaded 6 times
freecad-heini-1
Posts: 1530
Joined: Tue Jan 07, 2014 11:10 am
Location: 64823 Groß-Umstadt
Contact:

Re: FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

Postby freecad-heini-1 » Sun Mar 12, 2017 3:05 pm

UR_ wrote:Hallo Wilfried,
ich hoffe du meinst nicht gerade sowas hier :shock:
Verformung real scale
strain.png
Stress
stress.png

Doch, genau so etwas meine ich, aber mehr wie in der Bilderfolge zu sehen. Ein Auswerfer stößt den Anguss aus, der Stauboderntunnel steckt in der konischen Bohrung und wird leicht daran gehindert zu entformen, in Folge dessen biegt sich der gesamte Anguss während der Entformung. Wenn bei spröden brüchigen Kunststoffen der Abstand zum Auswerfer zu kurz ist, kommt es zum Bruch. Auch das Fehlen von Radien möchte ich gerne darstellen, Stichwort Kerbwirkung.
Kannst Du mir beibringen wie ich solche Dinge berechnen und simulieren kann?
Viele Grüße
Wilfried
ulrich1a
Posts: 1372
Joined: Sun Jul 07, 2013 12:08 pm

Re: FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

Postby ulrich1a » Sun Mar 12, 2017 5:24 pm

freecad-heini-1 wrote:Kannst Du mir beibringen wie ich solche Dinge berechnen und simulieren kann?
Der erste Schritt wird sein, sich zu überlegen, welche Abstriche man bei den Ansprüchen macht. Ich nehme mal an, dass der Kunststoff nicht ganz kalt entformt wird. Bei Kunststoffen sind jedoch die Materialeigenschaften nicht unabhängig von der Temperatur. Man braucht also die Materialeigenschaften bei der Entformungstemperatur. FreeCAD liefert nur sehr wenige Daten über Kunststoffe. Die notwendigen Daten für die Materialeigenschaften muss man sich also erst mal zusammensuchen. Das kann komplex werden, wenn sich das Material auch noch plastisch verformen kann.

Dann arbeitet FreeCAD hauptsächlich mit Calculix als Finite-Elemente-Solver zusammen. Dieser Solver kennt von sich aus keine Bruchmechanik, da müsste man erst was programmieren. Bei der Simulation mit Calculix brechen die Teile nie. Sie werden nur bis zum geht nicht mehr verformt. Ob ein Bruch stattfinden würde, muss man also selber aus der Verformung und der vorliegenden Spannung abschätzen.

Der verbleibende Rest wäre dann überschaubar. Man definiert die Stellen wo der Kunststoff gehalten wird. An der Stelle wo in der Bildfolge der Anguss verformt wird, definiert man eine entsprechende Verformung des Modells. Heraus kommen dann die Spannungen im Kunststoffteil. Ob das Teil unter diesen Bedingungen brechen würde, muss dann der Experte sagen.

Das Vorbild von Calculix: Abaqus kann wohl Bruchmechanik ist dann aber auch nicht geschenkt zu haben.

Ulrich
freecad-heini-1
Posts: 1530
Joined: Tue Jan 07, 2014 11:10 am
Location: 64823 Groß-Umstadt
Contact:

Re: FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

Postby freecad-heini-1 » Sun Mar 12, 2017 7:11 pm

ulrich1a wrote:Der erste Schritt wird sein, sich zu überlegen, welche Abstriche man bei den Ansprüchen macht.

Mir reicht zunächst ein Kunststoff, irgend ein weicher Kunststoff, der sich im kalten Zustand ähnlich weich und biegsam verhält wie warm. Z.B. PE, PET, POM, PP, ABS.
Bruch brauche ich nicht, mir reicht es die kritischen Stellen farblich abgegrenzt zu sehen.
ulrich1a
Posts: 1372
Joined: Sun Jul 07, 2013 12:08 pm

Re: FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

Postby ulrich1a » Sun Mar 12, 2017 10:47 pm

freecad-heini-1 wrote:Mir reicht zunächst ein Kunststoff, irgend ein weicher Kunststoff, der sich im kalten Zustand ähnlich weich und biegsam verhält wie warm. Z.B. PE, PET, POM, PP, ABS.
Bruch brauche ich nicht, mir reicht es die kritischen Stellen farblich abgegrenzt zu sehen.
Dann dürfte die FreeCAD-Datei anguss.FCStd von UR_ ein erster Startpunkt sein. Sie ist mit einem sehr aktuellen FreeCAD 0.17.10460 zu öffnen. Es wurde das Modul CompoundFilter verwendet.
Ansonsten auf das Objekt "Analysis" doppelklicken und man kann Sachen ausprobieren.

Das Programm Gmsh muss installiert sein. Gegebenenfalls noch den Pfad eintragen.
Calculix muss installiert sein.
Das Rechennetz wurde nur als "leere Hülle" mitgeliefert. Die Datei wird wohl sonst zu groß. Also auf das "CompoundFilter_Mesh" doppelklicken und "Apply" anklicken, um ein neues Netz zu generieren.
Ein Doppelklick auf "Calculix" öffnet den Solver-Dialog. Erst eine INP-Datei schreiben lassen, anschließend kann man die Analyse starten.
Mit dem Symbol Image kann man sich die Ergebnisse anschauen.

Ulrich
polymer
Posts: 43
Joined: Fri Sep 12, 2014 8:49 am

Re: FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

Postby polymer » Mon Mar 13, 2017 5:02 am

Bei Angussbruch wird dieser meist dicker gestaltet was dazu führt dass das Zentrum noch flüssig und weich elastisch ist. In vielen Fällen wir der Anguss dann aufgrund der Schwindung beim Erstarren hohl.

Einen Kunstsoff der warm wie kalt annähernd ähnliche Mechanische Werte hat gibt es nicht (vor allem der nichtlineare Bereich variiert mit Dehnungen im 3-stelligem %-Bereich). Daher z.B. Bei der Auslegung von Kunstsoffbauteilen nicht wie bei Stahlteilen erst nach der Festigkeit schauen sondern nach der Einsatz-Temperatur und anderen Umweltbedingungen.

Wenn du das Modell detailliert darstellen willst, dan teile es in mehrere Modelle: 1. für die gesamte Verformung, 2. nur den Anschnittbereich
User avatar
bernd
Posts: 3860
Joined: Sun Sep 08, 2013 8:07 pm
Location: Zürich, Switzerland

Re: FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

Postby bernd » Mon Mar 13, 2017 11:36 am

freecad-heini-1 wrote:wer kann mir beibringen wie ich in FEM die Entformung eines Angusses berechnen kann?
Ich möchte z.B. gegenüberstellen wie sich ein vollrunder Angusskanal gegenüber einem trapezförmigen Angusskanal während der Entformung verhält.
Welche Form ist steifer, welche neigt früher zum Bruch, je spröder der Kunststoff wird.
Hier ein Beispiel, in rot der runde Angusskanal, in blau der mit dem trapezförmigen Angusskanal:
vergleich-rund-zu-trapez-anguss.png
anguss-biegebalken.fcstd
Darf ich mal blöd zwischenfragen, was zum Teufel ist ein Angusskanal und wofür wird der verwendet. Warum ist ein Anguskanal denn ein voll ausgefüllter Solid und kein Kanal, wie der Name sagt ... Ich bin halt Baustatiker ... :geek: