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  [FEM / Belastungsanalyse] Auflagekräfte berechnen

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Autor Thema:  [FEM / Belastungsanalyse] Auflagekräfte berechnen (5966 mal gelesen)
HankMoody
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erstellt am: 23. Jul. 2018 11:30    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hallo zusammen,
kann ich in der Belastungsanalye (FEM) im Inventor die Auflagerkräfte in verschiedenen Punkten einzeln berechnen lassen.
Hintergrund: ich habe vereinfacht gesagt einen Tisch mit 4 Beinen, dessen Beine aber nicht im Rechteck stehen. Wenn ich ein Gewicht an einer Stelle außerhalb des Mittelpunktes lege, möchte ich damit die Auflagekräfte berechnen. Das Material (in dem Modell die Tischplatte) soll dabei eigtl. keine Kräfte aufnehmen, auch spielt die Gewichtskraft keine Rolle.

Wäre super, wenn ihr mir helfen könntet.

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Michael Puschner
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(Michael Anton)

erstellt am: 23. Jul. 2018 12:05    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für HankMoody 10 Unities + Antwort hilfreich


180723-Lagerreaktion.jpg

 
Für jede Lagerung (in IV "Abhängigkeit") lässt sich die Lagerreaktion (in IV "Rückstoßkräfte") im Kontextmenü abfragen. Auch im Bericht kann man alle Lagerreaktionen auflisten lassen.

Im besagten Beispiel muss man also nur für jedes Tischbein eine eigene Lagerung definieren und kann dann auch die Auflagekräfte einzeln abfragen.

------------------
Michael Puschner
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HankMoody
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erstellt am: 23. Jul. 2018 13:33    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Danke für den Hinweis, aber es kommt dabei kein sinnvolles Ergebnis heraus: bei einer eingeleiteten Kraft von 10kN kommen je nach Aufbau 4 Rückstoßkräfte mit einer Summe z.T. deutlich über 10kN heraus. Ich habe vereinfacht an einem Klotz auf der einen Stirnseite die 4 Auflagepunkte eingezeichnet und auf der gegenüberliegenden Stirnseite den Krafteinwirkungspunkt. Die Materialstärke wurde dabei so groß gewählt, dass keine Durchbiegung im Material selbst relevant wird (wird auch real so sein).

Hintergrund: ich habe ein Bauteil, in das an verschiedenen Punkten der einen Stirnseite eine Kugel mit ca. 10kN eingepresst wird. Dazu wird das Teil mittels Roboter an der Unterseite auf gehärtete Auflagepunkte (und in Index-Pins) gelegt und auf der gegenüberliegenden Seite werden Gegenhaltepunkte zugestellt, die dann hydraulisch geklemmt werden. Nun möchte ich vereinfacht die Kräfte an den Gegenhaltepunkten berechnen, um mittels Flächenpressung eine Aussage treffen zu können, ob Abdrücke im Bauteil hinterlassen werden. die Anlage läuft so bereits seit Jahren, muss aber nun umgebaut werden und an einem Gegenhaltepunkt bleibt kaum Auflagefläche übrig.

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Tacker
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erstellt am: 23. Jul. 2018 16:17    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für HankMoody 10 Unities + Antwort hilfreich

Moin,

ich denke eine Baugruppe oder zumindest eine vereinfacht Skizze wären gut geeignet dass das mal jemand nachbauen/testen kann. Hab da grad ein bisschen Probleme mir die Konstruktion vorzustellen.

Gruß

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Michael Puschner
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(Michael Anton)

erstellt am: 23. Jul. 2018 16:18    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für HankMoody 10 Unities + Antwort hilfreich

Nicht vergessen, dass Kräfte (auch Reaktionskräfte) Vektoren sind. In einem statischen System ist die Summe aller Kräfte gleich Null. Das wird also auch hier so sein, allerdings ist dabei die Vektorrichtung zu berücksichtigen.

Es dürfen also nicht einfach die Beträge addiert werden. Geht die einzige Aktionskraft z.B. in Richtung -Z ist bei den Reaktionskräften nur die Summe der Komponenten in Richtung Z gleich der Aktionskraft. Alle anderen Komponenten der Reaktionskräfte heben sich gegenseitig auf.

Und Kräfte in andere Richtungen  als die der Aktionskraft werden nicht nur von einer Durchbiegung erzeugt. Auch die Querkontraktion erzeugt bei festen Lagerungen nennenswerte Querkräfte.

Schön wäre mal so einen Beispielklotz zu sehen, wo die Summe der Kräfte nicht zu stimmen scheint.

------------------
Michael Puschner
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Hohenöcker
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erstellt am: 23. Jul. 2018 16:47    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für HankMoody 10 Unities + Antwort hilfreich

Zitat:
Original erstellt von HankMoody:

ich habe vereinfacht gesagt einen Tisch mit 4 Beinen

Ein Tisch mit 4 Beinen ist schon mal grundsätzlich statisch unbestimmt.
Das heißt, er kann wackeln, wenn kein Bierdeckel drunter liegt.
Du musst also zusätzliche Annahmen treffen, um Beispiel über die elastische Verformung der Tischplatte, sonst bekommst Du keine eindeutige Lösung.

------------------
Gert Dieter 

Gewaltig ist des Schlossers Kraft,
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himmelblau
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erstellt am: 23. Jul. 2018 17:34    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für HankMoody 10 Unities + Antwort hilfreich

Wenn überhaupt so nen vergleich: Ein tisch mit zwei beinen is statisch unbestimmt, mit drei beinen statisch bestimmt und mit vier beinen statisch überbestimmt, wobei der bierdeckel schon in der lagerung mit drinne is.  

In der fem is aber überbestimmung zulässig und der normalfall, da hier keine tischbeine sondern netzknotenfreiheitsgrade gelagert werden und das ergebnis über ein näherungsverfahren zur lösung von differenzialgleichungen ermittelt wird.

------------------
himmelblau

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Xantes
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erstellt am: 24. Jul. 2018 06:04    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für HankMoody 10 Unities + Antwort hilfreich

Also, ich denke, hier schmeißen einige etwas durcheinander!

Ein Tisch mit vier Beinen wackelt nicht, ist nicht statisch unbestimmt, sondern laut Formulierung eine Menge von Varianten, die unterschiedlich charakterisiert werden müssen!!!
Stellt Euch einen Tisch vor mit drei Beinen, die auf einem Kreisbogen liegen, der einen Durchmesser von 1m hat. Sie bilden weiterhin ein gleichseitiges Dreieck. Für alle Fälle, wo die Last auf dem Tisch innerhalb des Dreiecks liegt, steht er stabil, statisch bestimmt hundert Jahr, selbst wenn ich an die Tischplatte in 5m Entfernung noch ein viertes Bein anschraube und das Bein zufällig 2cm kürzer als die anderen ist.
Lege ich auf eine 8m große Tischplatte die Last 5m daneben, dann kippt er um, obwohl er drei Beine hat, die wie oben beschrieben angeordnet sind. Ein viertes Bein würde den Tisch nur retten, wenn es in Richtung der Last angeschraubt wird.

Unabhängig davon ist der statisch überbestimmte Fall  die Grundlage, dass die meisten Maschinen überhaupt funktionieren. Zielgerichtet überbestimmte Fälle zu erzeugen, sollte die Hauptabsicht des Ingenieurs sein!

Gruß, Uwe

[Diese Nachricht wurde von Xantes am 24. Jul. 2018 editiert.]

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HankMoody
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erstellt am: 26. Jul. 2018 09:41    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


Gegenhaltepunkte-1.jpg

 
Zitat:
Original erstellt von Tacker:
Moin,

ich denke eine Baugruppe oder zumindest eine vereinfacht Skizze wären gut geeignet dass das mal jemand nachbauen/testen kann. Hab da grad ein bisschen Probleme mir die Konstruktion vorzustellen.

Gruß


Guten Morgen zusammen, vielen Dank für eure zahlreichen Beiträge.
Ich habe mal einen screenshot angehängt. Die rot markierten bohrungen sind die Stellen, an denen die Kugeln mit je 10kN eingepresst werden. Auf der gelben Fläche liegt das Teil statisch auf und an den grünen Punkten werden mechanische Gegenhalter pneumatisch zugestellt und hydraulisch geklemmt. Ein Kippeln (Beispiel Tisch) sollte also nicht passieren.

Theoretisch geht es im Rechenmodell um eine unendlich steife Platte, die mit Dicke 0 alle Belastungspunkte auf einer Ebene hat. Damit werden Querkräfte vernachlässigt, die nicht interessieren.

In einem Mathe-Forum bin ich auf ein ähnliches Prüblem gestoßen (ab Beitrag 27): https://www.matheplanet.com/default3.html?call=viewtopic.php?topic=99347
Leider kann ich den rechnerischen Lösungsweg für meine Punkte nicht nachvollziehen, daher würde ich es gerne per FEM versuchen. Mein Ergebnis muss auch nur eine Tendenz abbilden.

[Diese Nachricht wurde von HankMoody am 26. Jul. 2018 editiert.]

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Leo Laimer
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erstellt am: 26. Jul. 2018 09:47    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für HankMoody 10 Unities + Antwort hilfreich

Die gelbe Fläche tut was genau? Nur das Eigengewicht der Gesamtanordnung aufnehmen, horizontal aber gleiten lassen?
Und der "Kubus", ist das tatsächlich ein kompakter Quader (also ohne nennenswerte Verformung unter Last)?

------------------
mfg - Leo

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HankMoody
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erstellt am: 26. Jul. 2018 09:56    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Zitat:
Original erstellt von Leo Laimer:
Die gelbe Fläche tut was genau? Nur das Eigengewicht der Gesamtanordnung aufnehmen, horizontal aber gleiten lassen?
Und der "Kubus", ist das tatsächlich ein kompakter Quader (also ohne nennenswerte Verformung unter Last)?

Tatsächlich ist die Anordnung folgendermaßen: der "Kubus" wird an der gelben Fläche gegen eine starre vertikale Auflage gehalten (ohne Druck), kann also theoretisch entlang dieser Ebene gleiten. Die Fläche mit den grünen Auflagepunkten befindet sich oben und in die roten Kanäle werden von unten die Kugeln eingepresst. Der Kubus ist kein Quader, es ist ein komplexer Zylinderkopf, deswegen möchte ich diese Komponente aus der Rechnung raushalten...das wird sonst uferlos.

Das dient aber alles nur zur Visualisierung, diese Faktoren interessieren mich nicht. Für mich liegen theoretisch alle Kräfte auf einer Ebene (von unterschiedlichen seiten). Siehe auch das von mir verlinkte Mathe-Forum, dort haben die "Freaks" das auch so gerechnet und in FEM simuliert.

Zitat:
Original erstellt von HankMoody:
Hintergrund: ich habe ein Bauteil, in das an verschiedenen Punkten der einen Stirnseite eine Kugel mit ca. 10kN eingepresst wird. Dazu wird das Teil mittels Roboter an der Unterseite auf gehärtete Auflagepunkte (und in Index-Pins) gelegt und auf der gegenüberliegenden Seite werden Gegenhaltepunkte zugestellt, die dann hydraulisch geklemmt werden. Nun möchte ich vereinfacht die Kräfte an den Gegenhaltepunkten berechnen, um mittels Flächenpressung eine Aussage treffen zu können, ob Abdrücke im Bauteil hinterlassen werden. die Anlage läuft so bereits seit Jahren, muss aber nun umgebaut werden und an einem Gegenhaltepunkt bleibt kaum Auflagefläche übrig.

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Leo Laimer
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erstellt am: 26. Jul. 2018 10:06    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für HankMoody 10 Unities + Antwort hilfreich

Meine erste theoretische Überlegung:
Die Summe der Kräfte auf den grünen Gegenhalte-Punkten ist natürlich gleich der Summe der roten Einpresskräfte.
Wenn der "Kubus" als starr anzunehmen ist, und die gelbe Fläche gleitet ohne Abheben, verteilen sich die roten Kräfte exakt gleichmäßig auf die grünen Gegenlager.

In der Praxis werden jegliche Toleranzen sowie doch gegebene Elastizitäten (im Kubus und in der gelben Gleitfläche) dazu führen, dass die grünen Auflager irgendwie unterschiedlich belastet werden.
FEM könnte das analysieren, wenn Du die entsprechenden Annahmen reinbringst. Glaube kaum dass das praktikabel wäre.

Wenn das wirklich extrem wichtig und die Auslegung schon sehr grenzlastig ist, könntest Du die grünen Auflager mithilfe von Ausgleichselementen (mechanisch oder hydraulisch) so ausführen, dass sichergestellt ist dass jeder Punkt nur mit dem konstruktiv vorgesehenen Anteil an der Gesamtlast beaufschlagt wird.

------------------
mfg - Leo

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HankMoody
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Die Kraft würde sich dann gleichmäßig verteilen, wenn die Auflagepunkte alle quadratisch mit dem gleichen Abstand angeordnet wären und der Krafteinleitungspunkt von der Gegenseite genau in der Mitte dieses Quadrats liegen würde. Ist dem nicht so, werden die Auflagepunkte natürlich ungleichmäßig belastet. In dem verlinkten Forum wurde das Gedankenmodell folgendermaßen präzisiert:

"Ich gehe bei meinen Betrachtungen eher davon aus, dass die Tischplatte unendlich steif ist. Sie selbst soll sich nicht verformen. Stellt man Waagen (=Federn) unter die einzelnen Füße, dann sollen nur dort Verformungen (=Längenänderung) auftreten."

Wie gesagt, die Anlage läuft so ähnlich bereits, ich muss nur für einen Umbau die Flächenpressung an den Auflagepunkten (grün) berechnen, um eine Beschädigung des Bauteils auszuschließen. Dazu benötige ich die Kraftverteilung.

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Leo Laimer
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Ich behaupte das Gegenteil, die grünen Auflager werden gleich belastet, unter obigen Annahmen.
(vielleicht verstehe ich auch die Funktion der gelben Auflage anders als Du?)
Ungleichheiten können nur von Toleranzen und Elastizitäten kommen - die du aus der Betrachtung ausschließen wolltest.

Wenn Du die gelbe Auflage weglässt, wird das FEM stattdessen "schwache Federn" annehmen, und wahrscheinlich eine realistische Verteilung der Auflagerkräfte ausrechnen.

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mfg - Leo

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Wenn HankMoody sein IV Release (gehört eigentlich in die System-Info) und die Abmessungen des Quaders nennt, könnte man mal das Beispiel nachstellen.

Noch besser wäre es, den Beispielquader mal hochzuladen.

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Michael Puschner
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HankMoody
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Gut, du hast natürlich recht, wenn man davon ausgeht, dass man jegliche Seitenkraft unbetrachtet lässt...da habe ich mich vielleicht falsch ausgedrückt. Das wäre dann ein Klotz in einem enganliegenden Führungsschacht, der auf 4 Federn drückt, wobei die Anordnung tatsächlich nahezu egal wäre.

In meinem Modell könnte das Teil tatsächlich nach links und rechts (von der gelben Fläche aus) abkippen. Aber lassen wir das mal beiseite und betrachten das tatsächlich so wie vorhin beschrieben: unendlich steife Platte mit 4 Federn an den grünen Punkten und Krafteinleitung an den roten Punkten. Kann ich das in der Inventor Belastungsanalyse simulieren?

Mein Problem ist aktuell, dass ich bei Materialdicke z.B. 1 natürlich eine Verformung in die Platte bekomme und bei Materialdicke z.B. 400 die Querkräfte recht hoch werden und die Summe der Auflagekräfte deutlich über der eingeleiteten Kraft liegt.

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Leo Laimer
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Wie Michael grad vorschlägt, mach mal und lade bei Problemen Dein Werk hoch.
Das Rumgerede erzeugt nur Rückfragen und letztlich Unlust.

------------------
mfg - Leo

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Einpresspunkte-1.STEP


Einpresspunkte-400.STEP

 
Zitat:
Original erstellt von Michael Puschner:
Wenn HankMoody sein IV Release (gehört eigentlich in die [b]System-Info) und die Abmessungen des Quaders nennt, könnte man mal das Beispiel nachstellen.

Noch besser wäre es, den Beispielquader mal hochzuladen.

[/B]


Leider habe ich den Klotz gerade nicht als INV-Datei parat, da ich auch mit Solidworks arbeite und gerade keine INV-Lizenz frei ist bei uns. Aber die steps kann ich mal hochladen. INV2018 Build112 läuft gerade.

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Hohenöcker
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Dafür brauchst Du kein FEM.

Fasse die drei roten Kräfte zu einer zusammen. Wo liegt der Kraftmittelpunkt? In der Mitte von dem grünen Viereck? Dann verteilen sich die Kräfte gleichmäßig.
Wenn nicht, kannst Du über Momentengleichgewicht ausrechnen, wie sie sich verteilen.

------------------
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HankMoody
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Einpresspunkte-1.STEP


Einpresspunkte-400.STEP

 
Zitat:
Original erstellt von Michael Puschner:
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Noch besser wäre es, den Beispielquader mal hochzuladen.

[/B]


Leider habe ich den Klotz gerade nicht als INV-Datei parat, da ich auch mit Solidworks arbeite und gerade keine INV-Lizenz frei ist bei uns. Aber die steps kann ich mal hochladen. INV2018 Build112 läuft gerade.

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Leo Laimer
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Das wird jetzt nicht viel helfen, gefragt war eigentlich Dein FEM-Versuch.

Oder wolltest Du nur so generell mal wissen, ob sowas IV grundsätzlich können könnte?
Einfache Antwort darauf: Ja!

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mfg - Leo

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HankMoody
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Zitat:
Original erstellt von Hohenöcker:
Dafür brauchst Du kein FEM.

Fasse die drei roten Kräfte zu einer zusammen. Wo liegt der Kraftmittelpunkt? In der Mitte von dem grünen Viereck? Dann verteilen sich die Kräfte gleichmäßig.
Wenn nicht, kannst Du über Momentengleichgewicht ausrechnen, wie sie sich verteilen.


Die 3 roten Kräfte treten aber einzeln und niemals gleichzeitig auf, somit liegt die Krafteinleitung niemals im von dir genannten Kraftmittelpunkt der grünen Linien. Bei 3 Punkten hätte ich auch deinen Weg gewählt, bei 4 geht das nicht mehr ohne weiteres.

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Michael Puschner
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@Leo:
Die Verteilung der Reaktion auf die grünen Flächen ist selbstverständlich nicht grundsätzlich gleichmäßig, sondern von deren Lage abhängig. Weiche Federn zur Kompensation von Starrkörperbewegungen baut die IV Belastungsanalyse bei Einzelteilanalysen nie von selbst ein. Das muss der Anwender einschalten. Die gleitend gelagerte gelbe Fläche wäre dann aber immer noch notwendig, aber nicht hinreichend, da im allgemeinen Fall noch mit einem Gesamtdrehmoment in dieser Ebene zu rechnen ist.

Edit: Sorry das Gestrichene gilt nur für ein Kräftegleichgewicht aus Lasten, ohne Lagerung. Sobald mindestens drei Netzknoten gelagert sind nimmt, die Lagerung die Drehmomente auf.


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Zitat:
Original erstellt von HankMoody:
Die 3 roten Kräfte treten aber einzeln und niemals gleichzeitig auf, ...

Soll den die Reaktion in den grünen Auflagern dann für alle drei Kräfte jeweils einzeln ermittelt werden?

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HankMoody
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Zitat:
Original erstellt von Michael Puschner:

Soll den die Reaktion in den grünen Auflagern dann für alle drei Kräfte jeweils einzeln ermittelt werden?


Ja, bitte.
Ich habe gerade wieder eine IV-Lizenz bekommen. Wenn ich das Teil mit 1mm stärke nehme und einen grünen Punkt fest mache und die anderen 3 als "reibungslose Abhängigkeit" verknüpfe, bekomme ich als Summe der Rückstoßkräfte in den Lagerstellen die eingeleitete Kraft wieder.

Als Gegenprüfung habe ich das Beispiel aus dem verlinkten Mathe-Forum genauso durchgespielt und komme annähernd auf die dort rechnerisch und per FEM ermittelten Ergebnisse.

Das ist zwar handwerklich nicht korrekt, aber als Tendenz reicht mir das eigtl. aus.

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jupa
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180717-Aufspannung.zip


180726-Aufspannung.png

 
Ich hab mich mal mit der Dynamischen Simulation an dieser Problemstellung versucht.
Die Auflagepunkte wurden hier durch Federn ersetzt, die die von einem starren Körper aufgebrachte Kraft (hier 300 N) aufnehmen. Es zeigt sich, daß man noch einige Annahmen unterbringen muß, damit das System stabil bleibt. Ich habe mich hier entschieden, das System durch ein Punkt Linie Gelenk (Mittelpunkt des bewegten Körpers bleibt auf der vertikalen Symmetrielinie des fixierten Körpers) sowie eine Unterdrückung der Rotation um die Vertikal-Achse zu stabilisieren.
Bei außermittiger Belastung bewegt sich das obere Teil in die gezeigte Lage, die Reaktionskräfte sind an den jeweiligen Federkräften ablesbar.
Damit das Kräftegleichgewicht stimmt nimmt eine der Federn eine Zugkraft auf - das werden Deine Auflagerpunkte wahrscheinlich nicht können (?). Eine grobe Abschätzuing der an den Auflagerpunkten auftretenden Kräfte sollte dennoch möglich sein.
(Daß die Federn an meinem Modell nicht unsymmetrisch positioniert sind tut dem Lösungsprinzip keinen Abbruch. Es sollte auch bei beliebiger Position der Federn anwendbar sein).

Jürgen


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Bildung kommt nicht vom Lesen, sondern vom Nachdenken über das Gelesene. (Carl Hilty)

[Diese Nachricht wurde von jupa am 26. Jul. 2018 editiert.]

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Michael Puschner
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Zitat:
Original erstellt von HankMoody:
... Das ist zwar handwerklich nicht korrekt, aber als Tendenz reicht mir das eigtl. aus. ...

Dann ist jetzt zunächst alles geklärt?

Ich hätte übrigens im Werkstoff die Querkontraktion eliminiert (auf Null gesetzt) und die Steifigkeit (E-Modul) maximiert, um die Verformung des Bauteils zu minimieren. Die Lagerpunkte können dann alle in allen Freiheitsgraden festgesetzt werden. Oder man lagert sie alle reibungsfrei und zusätzlich zwei der Seitenflächen "über Eck". Alternativ können auch nur die Lagerpunkte reibungsfrei gelagert werden, wenn man die Starrkörperbewegungen entfernen lässt (hinzufügen weicher Federn). Die Ergebnisse sollten in allen drei Fällen vergleichbar sein.


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Zitat:
Original erstellt von jupa:
Ich hab mich mal mit der Dynamischen Simulation an dieser Problemstellung versucht.
Die Auflagepunkte wurden hier durch Federn ersetzt, die die von einem starren Körper aufgebrachte Kraft (hier 300 N) aufnehmen. Es zeigt sich, daß man noch einige Annahmen unterbringen muß, damit das System stabil bleibt. Ich habe mich hier entschieden, das System durch ein Punkt Linie Gelenk (Mittelpunkt des bewegten Körpers bleibt auf der vertikalen Symmetrielinie des fixierten Körpers) sowie eine Unterdrückung der Rotation um die Vertikal-Achse zu stabilisieren.
Bei außermittiger Belastung bewegt sich das obere Teil in die gezeigte Lage, die Reaktionskräfte sind an den jeweiligen Federkräften ablesbar.
Damit das Kräftegleichgewicht stimmt nimmt eine der Federn eine Zugkraft auf - das werden Deine Auflagerpunkte wahrscheinlich nicht können (?). Eine grobe Abschätzuing der an den Auflagerpunkten auftretenden Kräfte sollte dennoch möglich sein.
(Daß die Federn an meinem Modell nicht unsymmetrisch positioniert sind tut dem Lösungsprinzip keinen Abbruch. Es sollte auch bei beliebiger Position der Federn anwendbar sein).

Jürgen


Danke, das werd ich mir bei Gelegenheit mal genauer anschauen.

Zitat:
Original erstellt von Michael Puschner:

Dann ist jetzt zunächst alles geklärt?

Ich hätte übrigens im Werkstoff die Querkontraktion eliminiert (auf Null gesetzt) und die Steifigkeit (E-Modul) maximiert, um die Verformung des Bauteils zu minimieren. Die Lagerpunkte können dann alle in allen Freiheitsgraden festgesetzt werden. Oder man lagert sie alle reibungsfrei und zusätzlich zwei der Seitenflächen "über Eck". Alternativ können auch nur die Lagerpunkte reibungsfrei gelagert werden, wenn man die Starrkörperbewegungen entfernen lässt (hinzufügen weicher Federn). Die Ergebnisse sollten in allen drei Fällen vergleichbar sein.


Ja, ist erst einmal geklärt! Vielen dank an alle, die Ihre Ideen eingebracht haben!
Deinen Ansatz werd ich mich auch mal ansehen, Merci!

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Leo Laimer
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erstellt am: 26. Jul. 2018 12:12    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für HankMoody 10 Unities + Antwort hilfreich

Zitat:
Original erstellt von Michael Puschner:
@Leo:
Die Verteilung der Reaktion auf die grünen Flächen ist selbstverständlich nicht grundsätzlich gleichmäßig, sondern von deren Lage abhängig. Weiche Federn zur Kompensation von Starrkörperbewegungen baut die IV Belastungsanalyse bei Einzelteilanalysen nie von selbst ein. Das muss der Anwender einschalten. Die gleitend gelagerte gelbe Fläche wäre dann aber immer noch notwendig, aber nicht hinreichend, da im allgemeinen Fall noch mit einem Gesamtdrehmoment in dieser Ebene zu rechnen ist.

Edit: Sorry das Gestrichene gilt nur für ein Kräftegleichgewicht aus Lasten, ohne Lagerung. Sobald mindestens drei Netzknoten gelagert sind nimmt, die Lagerung die Drehmomente auf.



Michael,
Kann es sein dass ich die weichen Federn grundsätzlich eingeschaltet habe? Oder dass man diese per Vorschlag von IV nur bestätigen muss?
Oder dass das Verhalten diesbezüglich von der IV-Version abhängt?
Kann mich jedenfalls nicht erinnern dass ich die absichtlich und vorher je eingeschaltet hätte.

Und, wenn das Gelbe eine allseitig steife Führung ist (meine Annahme), wird die Auflagerkräfteverteilung gleichmäßig sein.
Wenn das aber im Raum taumeln kann, dabei aber trotzdem irgendwie eine Führung darstellt... braucht es jede Menge zusätzlicher Angaben und Annahmen dass man da irgendein Ergebnis bekommt.

Aber der Fragensteller rückt, wie so häufig, nur zizerlweise mit den Infos raus, und meine Annahmen dürften weitgehend irrelevant sein, mittlerweile.

Nachtrag:
Soeben ausprobiert, wenn an einer Stelle kein geeigneter Kontakt zustande kommt (ev. kommt es noch auf weitere Randbedingungen an), fügt IV automatisch Weiche Federn ein.
Es ist mir aber nicht gelungen, IV dazu zu motivieren, fehlende/ungenügende Auflager mit Weichen Federn zu ergänzen.
(probiert mit 2014, den ich zufällig zur Hand hatte).
------------------
mfg - Leo

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(Michael Anton)

erstellt am: 26. Jul. 2018 14:31    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für HankMoody 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo Leo,

bei den weichen Federn muss man zwischen Einzelteil- (nur ein Netz) und Baugruppenanalysen (mehrere Netze) unterscheiden.

Bei Einzelteilen werden nie von selbst weiche Federn hinzugefügt. Das geschieht nur, wenn man in den Studieneigenschaften die Option "Modi für starres Bauteil suchen und entfernen" aktiviert hat. Das kann man zwar in den Belastungsanalyseeinstellungen pauschal festlegen, gilt dann aber auch nur für das aktive Dokument. Du hättest das also schon in der Vorlage festlegen müssen, hast du aber sicherlich nicht. Eine zusätzliche Meldung, dass weiche Federn hinzugefügt wurden, gibt es bei Einzelteilen nicht.

Bei Baugruppen (alles was mehr als ein Netz hat, also auch Mehrkörperbauteile oder Volumenkörper mit mehreren Volumina) werden automatisch weiche Federn hinzugefügt, wenn es aufgrund der Kontaktsituation Starrkörperbewegungen der Komponenten untereinander gibt. Dann wird davor auch in einer Meldung gewarnt ("Weiche Federn hinzugefügt"). Vorher erscheint dann auch zwingend die Meldung, dass das Modell aus mehreren unabhängigen Komponenten besteht, also nicht alles mit festen Kontakten verbunden ist. Das ist unabhängig von der Einstellung "Modi für starres Bauteil suchen und entfernen", die sich dann nur auf die gesamte Baugruppe bezieht.

Das alles gilt versionsunabhängig seit IV2010.

Grundsätzlich sind weiche Federn nur dazu gedacht, Netzasymmetrien und Rechenungenauigkeiten zu kompensieren, wenn theoretisch ein Kräftegleichgewicht herrscht.  Fehlende Auflager können dadurch keinesfalls ersetzt werden.

Was die steifen seitliche Führung betrifft, hättest du recht, wenn es sich um eine Starrkörpersimulation handelt, wie Jürgen (jupa) sie mit der DynSim erstellt hat. Daher verwendete er auch ein Punkt-Linie-Gelenk und kein prismatisches. Bei der Belastungsanalyse (strukturmechanische statische FEM) handelt es sich aber immer um elastische Körper. Hier verändern zwar solche steifen Führungen das Ergebnis, aber eine gleichmäßige Lastverteilung auf die Lagerpunkte ergibt das nicht.


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Michael Puschner
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