Hallo,
im Sinne einer wirtschaftlichen Lösung würde ich einen linearen Kontakt hernehmen (Verbund oder keine Trennung). Ausserdem ist bei nichtlinearen Kontakten die Frage der Ersatz-Steifigkeit kaum zu lösen, da die Kontaktbedingungen im Kalibier-Lastfall und im Anwendungsfall wahrscheinlich unterschiedlich sind. Daher linearer Kontakt --> rechnet schnell, gleiche Bedingungen für Kalibrierung und Anwendung.
Zu "...Detailaussagen im Lagerbereich sind nicht möglich ..." - betrifft dies alle Ergebnisse?“ Naja, wir machen eine starke Vereinfachung, ersetzen die ganzen Details im Lagerbereich durch eine „Black Box“ die sich in Summe ungefähr so verhält (wir trimmen ja das Material daraufhin). D. h. aber die Feinheiten im Lager sind einfach weg. Und wir können nun mal keine genaue Aussage machen an einer Stelle, wo die wesentlichen Informationen nicht vorhanden sind.
Vorgehensweise: Schiene festsetzen, Wagen in späterer dominanter Verformungsrichtung mit angegebener Verschiebung 1 mm belasten, Reaktionskraft in der entspr. Richtung ablesen. Mat. Anpassen. Wenn man es umgekehrt macht (Kraft vorgibt), hat man das Problem, dass die Deformation über das Bauteil (Wagen) ungleichmässig ist, das ist unschön. Deshalb der Weg über die angegebene Verschiebung.
Hier sieht man auch schon eine Einschränkung: Die dominante Verformungsrichtung sollte ich vorher ungefähr kennen. Mit einem isotropes Material kann man eben nur für eine Richtung den Wert anpassen, die anderen Richtungen ergeben sich dann mehr oder weniger automatisch (man kann natürlich noch versuchen, durch andere Abmessungen das Verhältnis der Steifigkeit in verschiedenen Richtungen zu verändern, aber das heisst dann jedes Mal auch wieder die Kalibrierung neu vorzunehmen. Aufwändig. Besser wäre, über ANSYS-Skripts ein orthotropes Material zu definieren also mit E-Modul in x, y, z, aber das ist in DesignSpace nur indirekt (als undokumentierte Funktion) verfügbar und nicht so ohne tiefgehendere Erklärungen verwendbar. Welchen Wert bei isotr. Mat. in DS nehmen ? Siehe Bsp. unten.
Zur Frage der dynamischen oder statischen Dämpung:
Das ist zwar sehr vereinfachend, aber ohne den genauen Anwendungsfall zu kennen müssen wir ja jetzt eine Vereinfachung oder Annahme treffen. Einverstanden? Schauen wir uns mal die statische Kurve an.
Druckseite, mittlerer Bereich, ca 30 kN und 0.020mm, d. h. Steifigkeit von 1500 kN/mm. Zugbereich bei 10kN mit 0.01mm (1000 kN/mm) und 30 kN mit 0.038 mm(790kN/mm). Da müssten wir jetzt einen Wert rausmitteln der passt. Was nimmt man da? Tja, Mut zur Lücke. Für eine erste Abschätzung würde ich 1000 nehmen. Bei Druck etwas zu niedrig, nur bei grossen Zugbelastung zu gross (Ist die dominant?).
Jetzt vergleichen wir das mal mit der Frequenzkurve: Sind 1000kN/mm total unpassend? Das wäre als konstanter Wert im angegebenen Diagramm eine Nachgiebigkeit von 1 Mu (Gerade bei 1). In erster Näherung erträglich, oder?
Mit dem Diagramm für die Seitenbelastung würde ich ähnlich vorgehen. Wert ermitteln, schauen wir er reinpasst. Dann überlegen, wird die Führung mehr auf Zug, auf Druck oder seitlich belastet und dann bei der Wichtung der einzelnen Werte den Schwerpunkt mehr in die eine oder andere Richtung schieben.
Ich weiss, ich mache mich angreifbar mit dieser „hemdsärmeligen“ Methode. Man kann, wenn man den zu berechnenden Zustand besser kennt, die Werte sicher besser anpassen. Aber ohne mehr zu wissen wäre das hier ein gangbarer Weg für den ersten Schuß. Man kann ja mal nach der ersten Analyse schauen, wie groß der Einfluß dieser Lagersteifigkeit auf das Gesamtergebnis ist (z. B. mal um +-30% ändern). Wenn das Ergebnis sich kaum ändert, alles klar, wenig sensitiv bzgl. der Lagersteifigkeit, d. h. die zu optimierende Größe steckt in einem Teil meiner zu konstruierenden Struktur. Wenn es sich stark ändert, naja, dann weiss ich, die Lagersteifigkeit ist die kritische Größe und ich muss mir ein paar mehr Gedanken darum machen.
Man kann natürlich auch ein Lager mit der wahren Geometrie (Kugeln, Kontaktflächen, abhebendem Kontakt usw.) modellieren (kennt man die? --> dafür gibt's die Kurven!). Aber für eine Gesamtbetrachtung einer Maschine ist das wohl keine wirtschaftliche Alternative.
Gruss
C. Gebhardt
PS: Kontakt Keine Trennung, weil sonst keine Verschiebung entlang der Führung (es sei denn es gibt eine Klemmung am Wagen).
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Christof Gebhardt
CAD-FEM GmbH
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