Hi,
bin ziemlich neu was das Arbeiten mit FreeCAD angeht. Habe mir aber bereits ein paar Videos dazu angeschaut und kann auch bereits einzelne Bauteile in FEM berechnen. Habe zu meiner Problemstellung bissher leider keine Lösung gefunden.
Ich habe einen Rahmen aus Rechteckrohren (Aluminium) erstellt. Zwei der Flächen dieses Rahmens werden fest eingspannt. Das bekomme ich auch hin. Auf diesen Rahmen soll sich nun eine Platte (Stahl) befinden auf die eine Kraft ausgeübt wird. Ist es möglich die Platten (unterschiedliche Werkstoffe) zu verbinden und eine FEM Berechnung für diesen Fall durchzuführen?
Ich habe es bisscher so versucht:
-Bei der Materialauswahl bin auf Body (3D) unter Selection gegangen, habe auf ADD reference geklickt, das jeweilige Bauteil ausgewählt und den Werkstoff ausgewählt. Das habe ich für beide Bauteile getan.
-Dann habe ich das eine Bauteil an den gewünschten Flächen fixiert und die Kraft auf das andere Bauteil angegeben. Da das bei Einzelteilen auch funktioniert hat, sollte das richtig sein.
-Dann habe ich "Creates a FEM constraint for contact between faces" gewählt, jeweils eine der sich berührenden Flächen als Master und eine als Slave gewählt. Die weiteren Eingabefelder habe ich nicht verstellt.
-Zuletzt habe ich die Bauteile mit einem Netz versehen.
Wenn ich nun über calculix die Datei erstellen will kommt nur die Anzeige "0.0 check dependencies" und es passiert sonst nichts.
Infos zu meiner Version:
OS: Windows 10
Word size of OS: 64-bit
Word size of FreeCAD: 64-bit
Version: 0.17.11699 (Git)
Build type: Release
Branch: master
Hash: 0544934070e9df8a932da06d77c46a14efcd2766
Python version: 2.7.8
Qt version: 4.8.7
Coin version: 4.0.0a
OCC version: 7.1.0
Locale: German/Germany (de_DE)
Gruß Hendrik
FEM Berechnung, zwei mit einander verbundene Bauteile
Re: FEM Berechnung, zwei mit einander verbundene Bauteile
Hallo Hendrik,
das sollte eigentlich machbar sein. Den Alu-Rahmen und die Stahlplatte könnte man zu einem Compsolid machen und anschließend die Materialien zuweisen. Wenn nicht unbedingt eine Kontacktdefinition notwendig ist, würde ich auch keinen Kontackt verwenden. Könntest du die Datei evtl. hochladen um die Aufgabenstellung besser überblicken zu können ?
das sollte eigentlich machbar sein. Den Alu-Rahmen und die Stahlplatte könnte man zu einem Compsolid machen und anschließend die Materialien zuweisen. Wenn nicht unbedingt eine Kontacktdefinition notwendig ist, würde ich auch keinen Kontackt verwenden. Könntest du die Datei evtl. hochladen um die Aufgabenstellung besser überblicken zu können ?
Re: FEM Berechnung, zwei mit einander verbundene Bauteile
Die Angehängte Datei enthält die beiden Bauteile im stp Format. Das Blech wird später über die neun angebrachten Bohrungen mit dem Rahmen verschraubt.
Die Kraft soll verteilt auf die Fläche des Stahlblechs mit 1200 N in Richtung des Blechs/Rahmens angreifen und der Rahmen wird eigentlich über die vier Bohrungen auf einen Träger geschraubt. Da reicht es mir aber auch wenn die beiden inneren Flächen der kurzen äußeren Rohre fixiert werden.
Die Kraft soll verteilt auf die Fläche des Stahlblechs mit 1200 N in Richtung des Blechs/Rahmens angreifen und der Rahmen wird eigentlich über die vier Bohrungen auf einen Träger geschraubt. Da reicht es mir aber auch wenn die beiden inneren Flächen der kurzen äußeren Rohre fixiert werden.
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- Rahmen mit Blech.stp
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Re: FEM Berechnung, zwei mit einander verbundene Bauteile
lade doch mal die FreeCAD datei deiner FEM berechnung hoch. Resultate löschen und mesh mit rechtsclick clearen, dann ist die datei klein.
Re: FEM Berechnung, zwei mit einander verbundene Bauteile
achso, willkommen ihr beiden bei FreeCAD und FEM !
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thschrader
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- Location: Germany
Re: FEM Berechnung, zwei mit einander verbundene Bauteile
Hallo Hendrik,
ich hab mir dein Modell angesehen (ohne FEM-Berechnung). Sehe ich das richtig, das die
1200 N Last in -z-Richtung wirken sollen? Wenn ja, dann kannst Du das 4mm Stahlblech in der
Berechnung auch weglassen. Die Biegesteifigkeit des Stahlbleches ist im Vergleich zur
Biegesteifigkeit der Hohlprofile vernachlässigbar. Dann entfällt dein Problem mit den
zwei verschiedenen Werkstoffen.
Gruss Thomas
- rahmen.JPG (17.93 KiB) Viewed 3689 times
Re: FEM Berechnung, zwei mit einander verbundene Bauteile
Hallo Hendrik,
so dünne Bleche mit Tetraedern zu vernetzen ist immer eher eine unschöne Lösung, da das Netz recht groß wird und die Berechnung recht lange dauert. Ich habe es eher grob vernetzt, weshalb eine Fehlermeldung wegen Netzverzerrung drin ist.
Da das Regal ja wahrscheinlich an eine Wand geschraubt wird, hab ich die Rückseite hinsichtlich der x-Richtung beschränkt. Die Löcher der Verschraubung sind fix constraints. Um mit den zwei Materialien zu arbeiten, ist es am besten, die beiden step-Körper mittels boolean fragments in der Part-Workbench zu vereinigen und anschließend im Daten-Tab auf Compsolid umzuschalten. Anschließend in der Part-Workbench über Formteil - Compound - Compound Filter den Compound entfernen. Die Datei besteht anschließend aus zwei Solids und einem Compsolid.
Mit dieser Ausgangsbasis kannst du ein konformes Netz erzeugen, bei dem das Netz über die beiden Solids hinwegläuft. Trotzdem kannst du den beiden Solids noch unterschiedliche Materialien zuordnen. Damit ist eine Kontackt-Definition und somit Nichtlinearität hinfällig, und die Berechnung geht schneller.
Du kannst die Datei aus meiner Dropbox runterladen:
https://www.dropbox.com/s/mk9yt1bvaze7o ... FCStd?dl=0
OS: Windows 10
Word size of OS: 64-bit
Word size of FreeCAD: 64-bit
Version: 0.17.11508 (Git)
Build type: Release
Branch: master
Hash: 087a1c1056d56e7bef0ce3bc6e367441fa0e3a9f
Python version: 2.7.8
Qt version: 4.8.7
Coin version: 4.0.0a
OCC version: 7.1.0
so dünne Bleche mit Tetraedern zu vernetzen ist immer eher eine unschöne Lösung, da das Netz recht groß wird und die Berechnung recht lange dauert. Ich habe es eher grob vernetzt, weshalb eine Fehlermeldung wegen Netzverzerrung drin ist.
Da das Regal ja wahrscheinlich an eine Wand geschraubt wird, hab ich die Rückseite hinsichtlich der x-Richtung beschränkt. Die Löcher der Verschraubung sind fix constraints. Um mit den zwei Materialien zu arbeiten, ist es am besten, die beiden step-Körper mittels boolean fragments in der Part-Workbench zu vereinigen und anschließend im Daten-Tab auf Compsolid umzuschalten. Anschließend in der Part-Workbench über Formteil - Compound - Compound Filter den Compound entfernen. Die Datei besteht anschließend aus zwei Solids und einem Compsolid.
Mit dieser Ausgangsbasis kannst du ein konformes Netz erzeugen, bei dem das Netz über die beiden Solids hinwegläuft. Trotzdem kannst du den beiden Solids noch unterschiedliche Materialien zuordnen. Damit ist eine Kontackt-Definition und somit Nichtlinearität hinfällig, und die Berechnung geht schneller.
Du kannst die Datei aus meiner Dropbox runterladen:
https://www.dropbox.com/s/mk9yt1bvaze7o ... FCStd?dl=0
OS: Windows 10
Word size of OS: 64-bit
Word size of FreeCAD: 64-bit
Version: 0.17.11508 (Git)
Build type: Release
Branch: master
Hash: 087a1c1056d56e7bef0ce3bc6e367441fa0e3a9f
Python version: 2.7.8
Qt version: 4.8.7
Coin version: 4.0.0a
OCC version: 7.1.0
Re: FEM Berechnung, zwei mit einander verbundene Bauteile
hab gerade gemerkt, dass ich die meiden Materialien vertauscht habe. Bei mir war jetzt das Regal aus Stahl 210 GPa und das Blech oben drauf aus Alu 70 GPa.
Re: FEM Berechnung, zwei mit einander verbundene Bauteile
Danke erstmal für eure bisherige Hilfe. Vernachlässigen möchte ich das Blech ungern.
@Christoph
Da sich mein Programm immer aufgehangen hat als ich mir die Ergebnisse deiner FEM Berechnungen anschauen wollte habe ich die Berechnung so wie du beschrieben hast noch einmal durchgeführt. Das hat auch funktioniert. Nur wie hast du die "Legende" auf der rechten Seite eingefügt? Ich habe es versucht aber bei mir ändern sich die Zahlenwerte nicht wenn ich von z.b. absolute Verschiebung auf van Mises wechsle. Laut den Farben am Modell und den min. und max. Werten kann die Skala dann nicht passen.
Zudem habe ich noch eine weitere Frage, ist es möglich Knotenpunkte anzuklicken und die Verschiebung oder Spannung an dieses Punkten irgendwo abzulesen?
Hier habe ich die Datei hochgeladen, hoffe ihr könnt diese so öffnen. Das Verkleinern wie Bernd geschrieben hat um die Datei hier hochzuladen hat leider nicht gereicht.
https://www.dropbox.com/s/gbsq62e8s9lz6 ... FCStd?dl=0
@Christoph
Da sich mein Programm immer aufgehangen hat als ich mir die Ergebnisse deiner FEM Berechnungen anschauen wollte habe ich die Berechnung so wie du beschrieben hast noch einmal durchgeführt. Das hat auch funktioniert. Nur wie hast du die "Legende" auf der rechten Seite eingefügt? Ich habe es versucht aber bei mir ändern sich die Zahlenwerte nicht wenn ich von z.b. absolute Verschiebung auf van Mises wechsle. Laut den Farben am Modell und den min. und max. Werten kann die Skala dann nicht passen.
Zudem habe ich noch eine weitere Frage, ist es möglich Knotenpunkte anzuklicken und die Verschiebung oder Spannung an dieses Punkten irgendwo abzulesen?
Hier habe ich die Datei hochgeladen, hoffe ihr könnt diese so öffnen. Das Verkleinern wie Bernd geschrieben hat um die Datei hier hochzuladen hat leider nicht gereicht.
https://www.dropbox.com/s/gbsq62e8s9lz6 ... FCStd?dl=0
Re: FEM Berechnung, zwei mit einander verbundene Bauteile
Glückwunsch, sieht gut aus.
In FreeCAD gibt's zwei Ansätze fürs Postprocessing, zum einen "Show Results" wo man die Min-, Max- und Mittelwerte von Verschiebungen, Spannungen etc. sieht und zum anderen den optisch schöneren Weg über die "Pipeline" mit Farbskala. Bei Show Results hat der Farbbalken keine Bedeutung und geht beim Umschalten von Verschiebungen zu Spannungen o.ä. auch nicht mit. Möchte man mit der Farbskala arbeiten, einfach die Pipeline über einen Doppelklick öffnen und anschließend die Darstellungsart bei Mode einstellen (z. B. Surface oder Surface mit Kanten) und die Ergebnisgröße bei Field wählen (Displacement, Principal stress...). Hier passt sich dann die Farbskala an die gewählte Ergebnisgröße an (zumindest fast immer
). Funktioniert bei deiner Datei auch problemlos.
Was mir noch gekommen ist: die Fixierung in x-Richtung passt eigentlich doch nicht so ganz, da die Rückseite vom Gestell vollflächig fest gehalten wird. Korrekterweise müsste man fast die Wand und evtl. noch die Schrauben mit berücksichtigen. Wird aber auch immer komplizierter...
In FreeCAD gibt's zwei Ansätze fürs Postprocessing, zum einen "Show Results" wo man die Min-, Max- und Mittelwerte von Verschiebungen, Spannungen etc. sieht und zum anderen den optisch schöneren Weg über die "Pipeline" mit Farbskala. Bei Show Results hat der Farbbalken keine Bedeutung und geht beim Umschalten von Verschiebungen zu Spannungen o.ä. auch nicht mit. Möchte man mit der Farbskala arbeiten, einfach die Pipeline über einen Doppelklick öffnen und anschließend die Darstellungsart bei Mode einstellen (z. B. Surface oder Surface mit Kanten) und die Ergebnisgröße bei Field wählen (Displacement, Principal stress...). Hier passt sich dann die Farbskala an die gewählte Ergebnisgröße an (zumindest fast immer
). Funktioniert bei deiner Datei auch problemlos.Was mir noch gekommen ist: die Fixierung in x-Richtung passt eigentlich doch nicht so ganz, da die Rückseite vom Gestell vollflächig fest gehalten wird. Korrekterweise müsste man fast die Wand und evtl. noch die Schrauben mit berücksichtigen. Wird aber auch immer komplizierter...