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Unbenannt2-Kopie.jpg 1.JPG 2.JPG

Hallo miteinander, ich erbitte um eure Hilfe. Stehe gerade etwas auf dem Schlauch.
es geht um den abgebildeten Winkelhebel. Es wirken 2 Kräfte, jeweils Ende des Hebelarms. Ich möchte die Spannungen ermitteln. Meine Annahme ist rot gekennzeichnet d.h. die Querstrebe wird auf Druck beansprucht, die beiden Hebelarme auf Zug und nach den Knoten 1 und 2 jeweils auf Biegung bis Punkt 3. Nun hab ich eine FEM Analyse durchgeführt und kann die Ergebnisse überhaupt nicht deuten. Es wird eine Spannung in x-Richtung angezeigt, d.h. der lange Arm wird auf Zug beansprucht oder nicht?

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Hallo Arkeli, es ist ja zu begrüßen, wenn Du Dich als Schüler mit FEM beschäftigst. Aber ohne Grundlagen in Technischer Mechanik, Festigkeitslehre ist das nicht ratsam.
SWX hat auch einen deutlichen Warnhinweis.

IN Punkt 3 ist doch ein Drehpunkt ? Dann wird der ganze Hebel auf Biegung beansprucht, und die setzt sich zusammen aus Zug- und Druckspannung und ein bisschen Schubspannung.
Die Vergleichspannung ist für die Festigkeit zäher Werksoffe z.B. Stahl verantwortlich. 

Sigma X ( SX ) ist die Spannung in x-Richtung, wo hier x definiert ist, weiß ich auch nicht.
SX verwirrt hier nur.

Für spröde Werkstoffe, z.B. harter Stahl, ist beim Versagen Sigma 1 bis Sigma 3 zuständig.
Ich glaube SWX meint damit die 1. bis 3. Hauptspannung.

Sigma 1 ist meistens die größte ZUgspannung und Sigma 3 die größte Druckspannung.

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Klaus

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Zitat:

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Original erstellt von N.Lesch:
... Dann wird der ganze Hebel auf Biegung beansprucht, ...

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Nö, denn nach seinem Kräfteplan dreht sich das Ding sowieso einen spannungsfreien Wolf (!), oder er hat noch irgendwo eine Bremse (Drehmoment) versteckt.   -> Schönen Feierabend.

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"Ich stimme mit der Mathematik nicht überein. Ich meine, daß die Summe von Nullen eine gefährliche Zahl ist."  (Stanislaw Jerzy Lec)

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Die Kraft 1800N wirkt natürlich entgegen gesetzt, sorry 

@Lesch danke erstmal für dein Engagement. War Schüler, als ich mich hier registriert hab. Mittlerweile studier ich im 1. Semester Maschinenbau.

Und nochmals sorry, das Koordinatenkreuz hat es nicht mehr aufs Bild geschafft. x geht nach rechts, y nach oben.
Wenn die 46MPA Zugspannung sind, brauche ich ja auch eine Druckspannung, damit man von Biegung sprechen kann oder? Die weiteren Spannungen, die SW anzeigt, haben einen Wert von ca. 10MPa.

Ist also meine Annahme aus dem ersten Beitrag quatsch? Wenn du schreibst, dass der gesamt Hebel auf Biegung beansprucht wird. Wie wird die Strebe beansprucht? Oder kann man das so nicht differenzieren?

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Den Beruf kannst du in Deinen Einstellungen auch ändern, das ist bei solchen Angelegenheiten wichtig.

Na denn viel Spass beim Studieren, nach dem 2. Semester solltest du FEM beherrschen.

Die Strebe wird hauptsächlich auf Druck beansprucht, wenn Du Sigma 3 anzeigst solltest Du das sehen.

Druckspannungen sind negativ.

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Klaus

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3.JPG

Werd ich zeitnah ändern.

Okay hab jetzt gesehen, dass sigma 3 tatsächlich negativ ist. Stimmt dann mein Ansatz aus dem ersten Beitrag, also wäre der lange Arm bis Knoten 1 auf Biegung beansprucht, von Knoten 1 bis Knoten 3 auf Zug.
Analog dazu der kurze Arm, und die Querstrebe von Knoten 1 bis 2 wäre nur auf Druck beansprucht.

Und zweite Frage: kannst du mir die Spannungen, so vereinfacht wie möglich, beschreiben? Dass sigma 1 die höchste Zugspannung zeigt und Sigma 3 die (negative) Druckspannung weiss ich mittlerweile 

Ich bedank mich im Voraus ganz herzlich.

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Reine ZUg- und Druckbeanspruchung gibt es nur in Fachwerkträgern. Deine Annahmen sind schon  weitgehend richtig. Stahl hat einen E-Modul und gibt überall nach.

In der Festikeitslehre kann man nichts vereinfachen. Da kommen auch noch Schubspannungen und Formfaktoren dazu.

Wenn Du es genau wissen willst, dann schau nach dem Mohrschen Spannungkreis.

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Klaus

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Das Ding is, wir haben im Studium noch keine FEM-Analysen behandelt. D.h. ich muss es vereinfacht rechnen und die Rechenwege darlegen. Darum frag ich, ob meine Vereinfachung richtig ist. Ansonsten muss ich das gelaserte Teil hier fallen lassen und mir eine einfachere Geometrie ausdenken. Wär ziemlich schade um ehrlich zu sein.

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Ich bin schon froh wenn hier überhaupt ein Beruf steht. Sonst muß ich raten auf welchem Niveau ich antworten kann. Das ist bei Berechnungen nicht einfach.
So genau hättest Du Deinen Status auch nicht angeben müssen. Wir sind hier nicht bei Face Book.

FEM ist einfach, wenn man Tech. Mech. und Festigkeitslehre beherrscht.

Wenn der Hebel aus Stahl ist, ist die Vergleichspannung noch weit im sicheren Bereich.

Das Problem ist, daß SWX je nach Elementgröße verschiedene Werte ausspuckt. Außerdem lassen sich Tetraeder zwar schön vernetzten, aber mathematisch ist das ungenau.
Und bloß keine Entwurselemente verwenden, das ist der letzte Sch... .

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Klaus

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Du hast Recht. Es ist aber Klasse, wie sich Leute wie du sich engagieren in diesem Forum. Ich habe immer kompetente Hilfe erhalten, wenn ich mit meinen Fragen sicherlich auch manchmal genervt habe.

Die Aufgabenstellung ist die Neukonstruktion eines Hebels. Das gelaserte Teil ist verdammt günstig herzustellen und relativ stabil im Vergleich zu den anderen Varianten, die ich entworfen habe. Eine FEM Analyse ist weder verlangt, noch bisher in den Vorlesungen behandelt worden. Ich wusste nicht, wie ich die Berechnung angehen sollte, daher hab ich einfach mal FEM angeschmissen. Ich kenn mich durch meine vorhergehende Technikerweiterbildung oberflächlich damit aus. Daher denke ich mittlerweile, dass die Vereinfachung auf die roten Linien in Ordnung geht. Was anderes bleibt mir nach dem Stand, den ich laut Uni habe, nicht übrig. Der Hebel ist aus Stahl, 8mm dick. Die Buchsen an den Enden der Hebelarme sind 30mm breit. Und wie du schon geschrieben hast, die Vergleichsspannung sieht gut aus. Werde nach der vereinfachten Rechnung auch mal versuchen, rechnerisch auf die Vergleichsspannung zu kommen.

Nochmals vielen Dank für die Unterstützung Lesch, warst mir eine große Hilfe.

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Zitat:

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Original erstellt von N.Lesch:
Das Problem ist, daß SWX je nach Elementgröße verschiedene Werte ausspuckt.

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Bis eben gerade habe ich noch geglaubt, daß das völlig normal ist, und man deswegen nach der Konvergenz Ausschau hält...

...aber wenn's jetzt ein Problem ist...

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@arkeli:

Wenn du die gestalterische Freiheit noch hast, dann laß doch zunächst das Loch im Hebel weg. Außer einer irrelevanten Gewichtseinsparung macht das IMHO sowieso keinen Sinn. In diesem Fall kannst Du die beiden Seiten des Hebels jeweils als rechteckigen Biegebalken (mit veränderlichem Rechteck) betrachten und die (dann sehr einfachen) Flächenträgheitmomente berechnen. Die örtlichen Biegespannungen ergeben sich dann aus dem örtlichen Biegemoment, dem örtlichen Flächenträgheitsmoment und dem Abstand der Randfaser vom Querschnitts-Schwerpunkt. Siehe Formelsammlung oder Wiki.
Danach kannst Du ja immer noch das Loch in die Rechnung einbringen. Wird dann aber schwieriger zu rechnen.

Schubspannungen könnten IMHO in diesem Fall vernachlässigt werden. Wenn doch gewollt: Örtliche Schubspannung ist Querkraft durch örtliche Querschnittsfläche. Vergleichsspannung dann, wegen zähem Werkstoff, nach van Mises.

Gruß, Torsten

[Diese Nachricht wurde von Torsten Niemeier am 17. Jul. 2012 editiert.]

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@ Torsten

mit dem Loch hab ich folgendes: ich erhalte eine Querstrebe, die überwiegend auf Druck beansprucht wird. Die maximale Biegespannung an den Hebelarmen ist da, wo sich die "Querstrebe" mit dem Hebelarm kreuzt. Biegung wär somit berechnet, vereinfacht natürlich aber doch ordentlich denk ich.
Zum Dreieck, das übrig bleibt. Das seh ich als geschlossenes System an, das an der Querstrebe nur Druck und von den Knotenpunkten bis zum Anschluss links oben jeweils auf Zug beansprucht wird.
Ich denke das sollte als Festigkeitsnachweis mehr als ausreichen.

Das nächste Problem, worüber ich mir langsam Gedanken mache: An dem Drehpunkt sind 4 Schrauben sowie an der Querstrebe 2 Schrauben, die berechnet werden müssen.

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