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Hallo liebe CAD-Gemeinde,

nun ist es soweit, ich werde nun das erste Mal mit der Belastungsanalyse konfrontiert. Tja, und genau dazu habe ich jetzt eine Frage: Ich habe ein U80 mit 1280mm Länge aus der Bibliothek genommen und muss diesen nun berechen / simulieren lassen.

An den beiden äußeren Stirnflächen greifen jeweils 3000N an (positiv wirkend), mittig herrscht auf der Länge von 1000mm eine Flächenbelastung von 5000N (negativ wirkend). Ich hoffe das ich es ist verständlich erklärt habe 

So danach den Button zur Simulation gedrückt, zack eine Fehlermeldung bekommen, da ich zu wenige Abhängigkeiten hinzugefügt habe?! Müsste ich jetzt die Stirnflächen als "fest" setzen, um die Berechnung / Simulation starten zu können?

Wäre wirklich über jede Antwort dankbar

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Guten Abend,

allein aus der Beschreibung fehlen mir ein oder zwei Lager.

herzliche Grüsse

Sascha Fleischer

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Zitat:

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Original erstellt von 7-Finger-Joe:
... An den beiden äußeren Stirnflächen greifen jeweils 3000N an ... Müsste ich jetzt die Stirnflächen als "fest" setzen, ...

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Das ergäbe eine Widerspruch. Kräfte auf festgelegte Flächen sind wirkungslos.

Ja, das Bauteil muss noch gelagert werden, sonst wird es durch die Kräfte vor allem beschleunigt und fliegt ins Nirwana.

Wenn wirklich nur ein Träger ohne weitere Bearbeitung berechnet werden soll, kann man das besser mit der Trägerberechnung des Konstruktionsassistenten durchführen. Dazu braucht man keine FEM.

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Michael Puschner
Autodesk Inventor Certified Expert
Scholle und Partner GmbH

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Gestell.jpg

Hallo freierfall, hallo Michael,

so ich habe nun einmal ein Bild von dem besagten Bauteil angehängt, ich hoffe das mein Vorhaben so etwas klarer wird ;-)

An den vier Augenschrauben greift jeweils eine Kraft von 3000N (Wirkrichtung positiv) an, auf dem U-Stahl Gestell steht eine rechteckige Last mit den Abmaßen 1000mm x 1000mm und einem Gewicht von ca. 1000kg (Wirkrichtung negativ).

Ich wollte daher simulieren wie sich die langen U-Stähle unter den o.g. auftretenden Kräften verhalten.

Kann ich dieses Problem unter Inventor lösen?

Gruß Christian

[Diese Nachricht wurde von 7-Finger-Joe am 21. Nov. 2009 editiert.]

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Zitat:

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Original erstellt von 7-Finger-Joe:
... Kann ich dieses Problem unter Inventor lösen? ...

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Um ganz ehrlich zu sein, habe ich da meine Bedenken.

Erstens, weil IV2009 noch keine Baugruppen berechnen kann, das ist erst ab IV2010 möglich.
Zweitens, weil offensichtlich keine Erfahrungen im Aufbau eines FEM-Modells vorhanden sind. Das wird schon durch die Beschreibung der Lastannahmen deutlich.

Man könnte zwar eine grobe FEM-Berechnung der Einzelteile in IV2009 machen oder die Baugruppe als homogen ansehen. Aber das setzt noch mehr Erfahrung voraus.

Ich sehe zwar keine Augenschrauben in dem Bildschirmfoto, aber das kann an mir liegen. Wenn ich es dennoch richtig verstehe, könnte man zwei Annahmen treffen: Entweder betrachtet man die Angriffspunke der vier Kräfte als Lagerung und definiert die Gewichtskraft als Flächenlast. Oder man sieht diese Flächenlast als Lagerung an und lässt die vier Kräfte wirken. Auf jeden Fall muss man dafür sorgen, dass es ein statische Modell wird. Mit 4 x 3 KN nach oben und 9,810 KN nach unten wird es ja nach oben beschleunigt.

Den einzelnen Träger kann man, wie gesagt, besser mit herkömmlichen Methoden berechnen.

Wozu soll denn diese Berechnung dienen? Ich hoffe es hängt nicht Leib und Leben davon ab. 

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Michael Puschner
Autodesk Inventor Certified Expert
Scholle und Partner GmbH

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Hallo Joe,

erstmal grundsätzlich zu Deinem Problem und IV 2009. Es ist möglich das Problem nur mit Bauteilfestigkeiten anzugehen. Der Aufwand ist allerdings ungleich höher im Vergleich zu IV 2010 und der Möglichkeit dort auch Baugruppen zu berechnen.

Was Du tun solltest um auch mit IV 2009 zu einem Ergebnis zu kommen lege ich Dir kurz dar.
Allgemein solltest Du Dir über die Randbedingungen im Klaren sein. Das FEM-Modul im Inventor kann nur statisch/elastische Berechnungen durchführen. Das heißt, das Deine FEM-Simulation keine kinematischen Freiheitsgrade mehr aufweisen darf, heißt statisch eindeutig bestimmt.
So wie Du das Problem beschreibst, scheint es sich um eine Art Transport- oder Tragplattform zu handeln.
Randbedingungen: So wie ich es sehe sind Deine fixierten Auflagerpunkte die oberen Enden der 4 Haltestäbe, die das gesamte gestell tragen müssen. Ist das für eine Art Kran oder ähnlich gedacht?

Ich sehe hier jetzt 2 oder 3 Hauptkomponenten, die man auf Sicherheit und Festigkeit überprüfen sollte.

1. Schweißgestell mit U-Profilen: Wenn ich das jetzt richtig interpretiere sind die querliegenden U-Profile stirnseitig mit den seitlich verlaufenden U-Profilen verschweißt. Die einzige Möglichkeit die Ihr das habt, ist das Gestell als ein Bauteil zu modellieren und die Schweißnähte entsprechend zu berücksichtigen. Hier sind dann im Wesentlichen die Schweißnähte als kritische Bauteilstellen zu betrachten, da ja nicht die kompletten Stirnflächen Kräfte übertragen können.
Weiterhin gehe ich jetzt davon aus, das das zu transportierende Gut flächig auf dem Gestell aufliegt bis zu den Begrenzungsblechen an den Seiten. Dort müßt Ihr natürlich dafür sorgen, daß die Kräfte auch flächig eingeleitet werden. Bei solchen Schweißkonstruktionen besteht natürlich immer die Gefahr, daß das Gut nicht wirklich flächig aufliegt, weil die U-Profile nicht 100% auf einer Höhe liegen nach dem Zusammenschweißen. Aber da müsst ihr Euch irgendwie durchkämpfen wenn es wirklich notwendig ist. Grundsätzlich würde ich aber bei sach- und fachgerechter Ausführung der Schweißarbeiten das Gestell als unkritisch betrachten.

2. Verbindungen der Tragstäbe mit Gestell:
Die Gewichtsbelastung wird ja dann über das gestell in die Verbindungen der Haltestäbe eingeleitet. Ich geh mal davon aus, dass Ihr dafür gesorgt habt, dass die Schraubverbindungen dort normal zur Belastungsrichtung belastet werden. Heißt auf Zug beanspruchen, Schraubenverbindungen auf Biegung belasten ist nicht ratsam. Sieht von meiner Position aber erst mal gut aus  
Bleiben die Querbolzen im Gestell die Ihr auf Biegung und Sciherheit nachrechnen solltet. Da die Last meiner Meinung nach mittig aufliegt, reicht es aus eine der Verbindungen mit dem 1/4 der Gesamtbelastung nachzurechnen.

3. Haltestäbe:
Das ist der einfachste Teil der Berechnung. Sucht den geringsten Querschnitt der Haltestäbe und schaut ob die Belastung die Fließgrenze überschreitet. Ist recht einfach, dafür braucht Ihr nicht mal den Inventor. Querschnittsfläche berechnen und Spannung ausrechnen und mit maximal zulässiger Spannung vergleichen. Sicherheit ausrechnen.

Die ganze Abhandlung gilt jetzt erst mal nur für den statischen Belastungsfall. Solltet Ihr noch dynamische Beanspruchungen haben, müßt Ihr dafür natürlich auch entsprechende Lastfälle abschätzen. Meiner Meinung nach sind wirklich nur die Verbindungen zwischen Gestell und Haltestäben kritisch und sollten ordentlich nachgerechnet werden.

Allgemein wichtig ist, dass Eure Materialkennwerte richtig im Inventor hinterlegt sind wie Rp 0,2 usw. Ansonsten kriegt Ihr natürlich falsche Ergebnisse. Und zu allerletzt sollten die Ergebnisse auch mit praktischen Versuchen verglichen und validiert werden, wenn es nötig ist (Personengefährdung oder andere gefährlich Situationen bei Bauteilversagen).

Falls Du noch weitere Fragen hast, kannst Du mich auch gerne per PM kontaktieren. Eventuell kann ich das Ding auch kurz durch die Baugruppen-FEM jagen und Dir die Ergebnisse zukommen lassen.
Allerdings werde ich die Ergebnisse dann hier auch allen anderen zu Gute kommen lassen.  

Viel Erfolg  

[Diese Nachricht wurde von loop29 am 22. Nov. 2009 editiert.]

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Hallo Michael, hallo loop29,

Zitat:

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Original erstellt von Michael Puschner:

Wozu soll denn diese Berechnung dienen? Ich hoffe es hängt nicht Leib und Leben davon ab.  

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nein von der Berechnung hängt nicht Leib und Leben ab  aber es handelt sich um ein sehr teures Bauteil....
Die Baugruppe ist ein Teil eines größeren Transportsystems was wir im Rahmen unserer Projektarbeit konstruieren und auslegen, von daher wäre es schon super wenn die Auslegung passen würde 

Hallo loop29,

ja du hast schon Recht, es handelt sich um eine Baugruppe aus einem Transportsystem. Das System wird definitiv nur statisch belastet, die einzelnen Bauteile (wie die Augenschrauben, die Zugstäbe, die Gewindestangen, usw. ....) haben wir schon komplett berechnet. Allerdings kommen wir was die Träger angeht etwas ins Stocken, da wir so eine Art der Berechnung noch nicht durchgeführt haben. Ich versuche es jetzt gerade allerdings mit Hilfe des Roloff/Matek zu Fuß zu rechnen -> Flächenmomente ausrechnen -> Schwerpunkt ermitteln usw.

Ich würde ggf. auf dein Angebot zurückkommen um meine Ergebnisse mit denen von Inventor abzugleichen 

Mit freundlichen Grüßen
Christian

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Hallo Christian,

Auch wenn Dein IV nur Bauteile analysieren kann kannst Du zu glaubwürdigen Ergebnissen kommen.
Am Besten den ganzen Augenschrauben/Spannschloss/Gewindestangen-Strang durch ein festes Bauteil ersetzen (wenn Du die Originalteile eh schon berechnet hast), und dann Alles in eine Abgeleitete Komponente (AK) transferieren.
Die oberen Enden der "Stangen" festsetzen, und dann unten die Last angreifen lassen (ich nehme an die soll flächig auf dem Rahmen drauf liegen), ev. musst Du noch eine passende Flächentrennung anbringen damit Du die richtigen Krafteinleitungen erzeugst.

Bei dieser Vorgangsweise werden die Schweissnähte zwar grob übergangen, aber für die Biegung der U_Profile wird das nicht so eine grosse Rolle spielen.
Dass Du mit dem auf-den-Rücken-drücken die U-Profile recht ungünstig belastest wird Dir dann ev. auch klar <G>
(genau dafür soll das FEM im CAD auch sein - um ein etwaiges "Bauchgefühl" zu entwickeln)

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mfg - Leo

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