Numerische Strukturuntersuchung einer laminaren Trennstelle Teil 1 – Modellerstellung

Kurzfassung

In dieser Arbeit werden unterschiedliche FE-Modelle einer HLFC-LE Struktur erstellt. Mögliche Modellierungsarten, über reine 3D-Modelle und 2D-/3D-Hybridmodelle, werden aufgezeigt. Aufgrund der hohen Anzahl an Kontakten zeigt sich, dass keine einfache Vernetzung der Gesamtstruktur möglich ist. Die einzelnen Strukturkomponenten müssen für die 3D-Modelle (A)-(H) zunächst in viele einzelne Geometrien aufgeteilt werden, um die benachbarten Strukturkomponenten miteinander vernetzen zu können. Besonders deutlich, wird dies bei den Modellen (E)-(H) mit Bohrungen. Dort muss zusätzlich der Bereich, in dem sich die Bohrung befindet quadratisch unterteilt werden. Ein weiteres Problem stellt das Cover Strip im Bereich der Trennstelle dar. Dort treten bei einer Analyse Fehlermeldungen infolge der Berechnung auf. Einen möglichen Grund könnte die hohe Steifigkeitsänderung an dieser Stelle darstellen. Durch die Einbringung von den beschriebenen Kontaktbedingungen, löst sich dieses Problem. Da dort den FHGen am Rand eine kinematische Beziehung anhand von MPCs zugewiesen wird. Die 2D-/3D-Hybridmodelle stellen eine Alternative zu den reinen 3D-Modellen (A)-(H) dar. Hier tritt das Problem nicht mehr in Erscheinung, trotz fehlender Kontaktbedingungen am Rand. Allerdings besteht für die Methode ein sehr hoher Vernetzungsaufwand. Des Weiteren sind die Spannungen, in der mit Schalenelementen bestückten Struktur, nicht auswertbar. Die vorläufigen Vergleichsrechnungen zeigen eine näherungsweise Übereinstimmung der Ergebnisse, des FE-Modell (A) mit den analytischen Rechnungen. Das Kontaktverhalten bei unterschiedlichen Kräften, gilt es für die gewählte Kontaktmethode genauer zu untersuchen. Da hier die Frage vom Einfluss des Kontaktes auf die Ergebnisse der Modelle (A)-(H) geprüft werden muss. Ein Vergleich der Ergebnisse, wäre dazu mit einem der Solid-Shell Modelle sinnvoll. Diese weisen in der Lücke zwischen Upper Cover und Cover Strip keine Kontaktmodellierung auf.