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Lineare und nichtlineare Analyse hochdynamischer Einschlagvorgänge mit Creo Simulate und Abaqus/Explicit
2015-06-23
[Electronic ed.]
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Universitätsbibliothek Chemnitz
Universitätsbibliothek Chemnitz, Chemnitz
Fakultät für Maschinenbau
Montage- und Handhabungstechnik
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Der Vortrag beschreibt wie sich mittels der unterschiedlichen Berechnungsverfahren zur Lösung dynamischer Strukturpobleme der Einschlag eines idealisierten Bruchstücks in eine Schutzwand berechnen lässt. Dies wird mittels zweier kommerzieller FEM-Programme beschrieben:
a.) Creo Simulate nutzt zur Lösung die Methode der modalen Superposition, d.h., es können nur lineare dynamische Systeme mit rein modaler Dämpfung berechnet werden. Kontakt zwischen zwei Bauteilen lässt sich damit nicht erfassen. Die unbekannte Kraft-Zeit-Funktion des Einschlagvorganges muss also geeignet abgeschätzt und als äußere Last auf die Schutzwand aufgebracht werden. Je dynamischer der Einschlagvorgang, desto eher wird der Gültigkeitsbereich des zugrunde liegenden linearen Modells verlassen.
b.) Abaqus/Explicit nutzt ein direktes Zeitintegrationsverfahren zur schrittweisen Lösung der zugrunde liegenden Differentialgleichung, die keine tangentiale Steifigkeitsmatrix benötigt. Damit können sowohl Materialnichtlinearitäten als auch Kontakt geeignet erfasst und damit die Kraft-Zeit-Funktion des Einschlages ermittelt werden. Auch bei extrem hochdynamischen Vorgängen liefert diese Methode ein gutes Ergebnis. Es müssen dafür jedoch weit mehr Werkstoffdaten bekannt sein, um das nichtlineare elasto-plastische Materialverhalten mit Schädigungseffekten korrekt zu beschreiben. Die Schwierigkeiten der Werkstoffdatenbestimmung werden in den Grundlagen erläutert.
The presentation describes how to analyze the impact of an idealized fragment into a stell protective panel with different dynamic analysis methods. Two different commercial Finite Element codes are used for this:
a.) Creo Simulate: This code uses the method of modal superposition for analyzing the dynamic response of linear dynamic systems. Therefore, only modal damping and no contact can be used. The unknown force-vs.-time curve of the impact event cannot be computed, but must be assumed and applied as external force to the steel protective panel. As more dynamic the impact, as sooner the range of validity of the underlying linear model is left.
b.) Abaqus/Explicit: This code uses a direct integration method for an incremental (step by step) solution of the underlying differential equation, which does not need a tangential stiffness matrix. In this way, matieral nonlinearities as well as contact can be obtained as one result of the FEM analysis. Even for extremely high-dynamic impacts, good results can be obtained. But, the nonlinear elasto-plastic material behavior with damage initiation and damage evolution must be characterized with a lot of effort. The principal difficulties of the material characterization are described.
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Impuls, Zugversuch, Gleichmassdehnung, Creo Simulate, Abaqus
Einschlag, Impuls, Stahl-Schutzwand, lineare und nichtlineare Dynamik, modale Superposition, direkte Zeitintegration, explizite zentrale Differenzen Integrationsregel, Schädigung elasto-plastischer Werkstoffe, Schädigungsinitiierung, Schädigungsfortschritt, Zugversuch, Gleichmaßdehnung, Einschnürdehnung, ideale und reale Spannungs-Dehnungs-Kurve, technische und wahre Spannungen und Dehnungen, FEM, Creo Simulate, Abaqus/Explicit
impact, impulse, steel protective panel, linear and nonlinear dynamics modal superposition, direct time integration, explicit central difference integration rule, damage of elasto-plastic materials, damage initiation, damage evolution, tensile test, elongation without necking, local necking, undamaged and damaged material response curve, engineering and true stress and strain, FEM, Creo Simulate, Abaqus/Explicit
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-171812
Technische Universität Chemnitz
pbl
Technische Universität Chemnitz, Chemnitz
Roland
Jakel
Dr.-Ing.
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eng
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-171755
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qucosa:202677. SAXON SIMULATION MEETING : Präsentationen und Vorträge des 7. Anwendertreffens am 31. März 2015 an der Technischen Universität Chemnitz
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Lineare und nichtlineare Analyse hochdynamischer Einschlagvorgänge mit Creo Simulate und Abaqus/Explicit
Linear and Nonlinear Analysis of High Dynamic Impact Events with Creo Simulate and Abaqus/Explicit
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ute.blumtritt@bibliothek.tu-chemnitz.de
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