FEM Berechnung, zwei mit einander verbundene Bauteile

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jeno
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Re: FEM Berechnung, zwei mit einander verbundene Bauteile

Postby jeno » Thu Nov 16, 2017 5:58 pm

thschrader wrote:
Thu Nov 16, 2017 3:45 pm
@UR/Christoph:
Danke euch für die Bearbeitung.
Aber wie soll jetzt entschieden werden, welche Ergebnisse
"besser" sind? FEM oder das analytische Modell? (was ja auch nur ein Modell ist...)
...
Darf ich als interessierter Laie mal eine Frage stellen?
Das konventionelle Modell ist ja das Ergebnis eines statischen Zustand, der sich erst nach unendlich langer Zeit einstellt. Ist der Faktor Zeit in einer Simulation eigentlich vorgegeben oder ist das Ergebnis auch identisch dem statischen Zustand?
Falls nicht, kann es dann sein dass beide Ergebnisse richtig sind und die Simulation nur das Ergebnis nach endlicher Zeit ist. Falls noch nicht genügend Zeit vergangen ist dann hat die Wärmemenge noch nicht gereicht um den statischen Zustand zu erreichen.
Danke mal im voraus für die Antwort

jeno
UR_
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Re: FEM Berechnung, zwei mit einander verbundene Bauteile

Postby UR_ » Thu Nov 16, 2017 6:16 pm

thschrader wrote:
Thu Nov 16, 2017 3:45 pm
hast du die FEM-Berechnung mit FC durchgeführt und mit
paraview dargestellt?
Ja und Ja

thschrader wrote:
Thu Nov 16, 2017 3:45 pm
wie bekomme ich die FC-Ergebnisse nach paraview?
https://forum.freecadweb.org/viewtopic. ... tk#p184850

thschrader wrote:
Thu Nov 16, 2017 3:45 pm
Ich kann deine smath-Datei nicht öffnen
Du verwendest eine ziemlich alte Version, versuche mal ein Update.
Ich habe unverschämterweise das Maxima-Plugin verwendet und das, obwohl man den Gesamtdurchgangskoeffizienten auch wesentlich einfacher haben kann :oops: , reine Bequemlichkeit

thschrader wrote:
Thu Nov 16, 2017 3:45 pm
FEM oder das analytische Modell? (was ja auch nur ein Modell ist...)

Also, eine FEM-Berechnung ist eine numerische Näherungslösung, die man anwenden muss, wenn eine analytische Lösung zu aufwändig oder unmöglich wird.
Üblicherweise werden FEM-Programme während der Verifikationsphase auf analytisch lösbare Probleme losgelassen, um zu prüfen, ob die numerische Lösung nahe genug an die analytische herankommt.
Dein Musterproblem ist ja ein sogenannter Trivialfall, d.h. alle abhängigen Parameter sind über dem Integrationsweg konstant (Querschnitte, Materialwerte), was im Endeffekt auf einen aufgepeppten Dreisatz hinausläuft. :lol:
Das heißt natürlich nicht, das man eine analytische Lösung ungeprüft annehmen muss. (Ansatzfehler, Rechenfehler, Tippfehler, usw. :shock:)
UR_
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Re: FEM Berechnung, zwei mit einander verbundene Bauteile

Postby UR_ » Thu Nov 16, 2017 6:18 pm

Doppelpost
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Re: FEM Berechnung, zwei mit einander verbundene Bauteile

Postby thschrader » Thu Nov 16, 2017 6:30 pm

jeno wrote:
Thu Nov 16, 2017 5:58 pm
Das konventionelle Modell ist ja das Ergebnis eines statischen Zustand, der sich erst nach unendlich langer Zeit einstellt. Ist der Faktor Zeit in einer Simulation eigentlich vorgegeben oder ist das Ergebnis auch identisch dem statischen Zustand?
Richtig, die Temperaturverteilung in der Wand wurde statisch ermittelt, d.h. der stationäre Zustand
nach genügend (unendlich) langer Zeit. Man kann mit der FEM-WB aber auch zeitabhängige
Berechnungen durchführen, d.h. "Thermo mech steady state = false" in den solver-Einstellungen.
Dauert halt länger. :)
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Re: FEM Berechnung, zwei mit einander verbundene Bauteile

Postby UR_ » Thu Nov 16, 2017 6:45 pm

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Christoph
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Re: FEM Berechnung, zwei mit einander verbundene Bauteile

Postby Christoph » Thu Nov 16, 2017 7:27 pm

Hallo,
hab Agros und FreeCAD noch mal verglichen mit den original Randbedingungen. Das Netz hab ich in FreeCAD verfeinert auf Kantenlänge 6 mm, um den Übergang zwischen Beton und Schaumglas höher aufzulösen. Wenn man in Paraview (vtk Export) die Ergebnisse nebeneinander stellt (plot entlang der x-Achse) sind die Übergangstemperaturen zwischen Beton und Schaumglas leicht unterschiedlich und bei FreeCAD nicht bei 200 mm sondern bei ca. 174 mm. Aber auch die Oberflächentemperaturen sind nicht exakt die gleichen. Die Ursache ist mir unklar. Evt. müsste man doch einen aufwändigeren Konvergenztest machen?

Vergleich Agros und FreeCAD
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Original mit verfeinertem Netz in FreeCAD gerechnet und mit Paraview dargestellt
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Mit Agros gerechnet und mit Paraview dargestellt
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Offtopic: wie fügt man vernünftig Bilder ein, damit sie nicht so seltsam aussehen?
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Re: FEM Berechnung, zwei mit einander verbundene Bauteile

Postby thschrader » Thu Nov 16, 2017 9:33 pm

Das ccxfrd2vtk-tool von UR ist eine feine Sache, danke dafür.
Balken 100x10x10 mm ccx-Stahl, eingespannt, 500N z-Last an der Spitze.
frd nach vtk konvertieren, in paraview laden. Mit Hilfe des slice-tool und
diverser Filter kann man die resultierenden Kräfte ermitteln (hier z-Querkraft
500N konstant über integrierte SZX-Spannung). Fragt sich, wie man an die Biegemomente kommt... :?
@Christoph, wg .Wand: das Problem scheint schwieriger wie gedacht :D
Mit agros kenne ich mich leider nicht aus.
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Re: FEM Berechnung, zwei mit einander verbundene Bauteile

Postby UR_ » Thu Nov 16, 2017 10:52 pm

thschrader wrote:
Thu Nov 16, 2017 9:33 pm
Das ccxfrd2vtk-tool von UR ist eine feine Sache, danke dafür.
Der Dank geht natürlich an den Autor: mamah ;)
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Re: FEM Berechnung, zwei mit einander verbundene Bauteile

Postby thschrader » Fri Nov 17, 2017 5:41 pm

@Christoph:
den Wandaufbau habe ich ebenfalls nochmal mit Netzverfeinerung im Bereich
Kontaktzone Stahlbeton-Schaumglasdämmung in FC gerechnet. Eigentlich sind doch
die Ergebnisse gar nicht schlecht. Als Kontrollrechnung habe ich einen Ansatz "zu Fuss"
gerechnet (Smath) und den U-Wert Rechner benutzt. Vergleicht man das FEM Ergebnis
mit dem analytischen Ansatz und dem U-Wert-Rechner, ergibt sich folgendes:
Innenwand berechnet 291,95 K = 18,8 C versus 18,6 C Theorie/U-Wert-Rechner.
Übergang Beton-Dämmung 291 K = 17,85 C versus 17,7 C Theorie/U-Wert-Rechner.
Aussenwand 263,5 K = -9,65 C versus -9,56 C Theorie
Die Angabe von 9,4 C im U-Wert-Rechner an der Aussenwand ist m.E. ein Darstellungsfehler.
Als Baupraktiker würde ich sagen, das FEM-Modell ist ok, aber was sagen die Theoretiker?
Sind die Abweichungen zu gross?
Thomas
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Re: FEM Berechnung, zwei mit einander verbundene Bauteile

Postby thschrader » Fri Nov 17, 2017 5:59 pm

Aaah...@Christoph:
Wie du bereits bereits festgestellt hast, liegt der Knick der Temperarturkurve
innerhalb des Betons (bei mir bei 177 mm). Hab ich übersehen, sorry.
Kann ich mir auch nicht erklären... :?
Thomas