Forum:FEM allgemein
Thema:statische und dynamische Steifigkeit
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T H E M A     A N S E H E N
Johnsoldo

Beiträge: 11 / 0

Hallo Leute,

in meine Aufgabestellung steht: "Eine hohe statische und dynamische Steifigkeit in allen Raumrichtungen vermeidet kritische Schwingungen"

Nun überlege ich gerade wie ich das am besten in meine Simulation aufbaue.

Statisch-Mechanische Analyse: Kraft als Randbedingung --> Ergebnisse:  Verformung in 3 Richtung --> Kraft durch Verschiebung = Steifigkeit
Harmonische Analyse: periodische Kraft als Randbedingung --> Ergebnisse:  Verformung in 3 Richtung --> Kraft durch Verschiebung = Steifigkeit

Macht das so Sinn ?

LG John

ibgross

Beiträge: 91 / 1

CAD 2D: Autocad
CAD 3D: Pro/E, Creo/Parametrics
FEM: Pro/M Structure, Creo/Simulate
MKS: Pro/M Motion, Creo/ASE

Hallo John;

eher nicht.

Statische Steifigkeit = Widerstand gegenüber Lasteinwirkung
Dynamische Steifigkeit = Vermeidung von Einwirkungen durch Schwingungen

Eine beispielhafte Untersuchung zum Thema gibt es hier:

http://publica.fraunhofer.de/eprints/urn_nbn_de_0011-n-1372790.pdf

Eine Optimierung der statischen Steifigkeit bedeutet i.d.R.:
Anpassung von Querschnittsfläche, Flächenträgheitsmoment und Widerstandsmoment gegenüber äußeren Lasten mit Optimierungsziel Gewichtsreduzierung.

Eine Optimierung der dynamischen Steifigkeit bedeutet i.d.R.:
Vermeidung von äußeren Schwingungsanregungen im relevanten Frequenzbereich der Eigenmoden des Bauteils.

Ein sehr komplexes Thema.
Und Optimierung der statischen und dynamischen Festigkeit können mitunter inkohärent sein.

Um dies erschöpfend zu behandeln geht da nichts ohne Erfahrungswerte (z.B. aus Normen und Richtlinien) und/oder analytisch, numerischer Methoden (z.B. FEM).

Bei deiner Anfrage gehe ich mal von einer Aufgabenstellung im Uni-/Hochschul-Bereich aus.
Wenn die Aufgabe so wie von dir beschrieben gestellt wurde, finde ich das unangemessen.
Es sei denn du promovierst in diesem Thema.

Vielleicht bringen dich meine Angaben ein wenig weiter.
Wenn du dich in's Thema eingearbeitet hast, bin ich gern mit Anregungen zur Stelle.

Beste Grüße
Michael

arnd13

Beiträge: 734 / 11

Hi John,

Grundsätzlich hast Du die Methoden/Formeln zur Berechnung der Steifigkeiten richtig dargelegt.

Michaels Bemerkungen zielen darauf, dass Du die berechneten Steifigkeiten ja auch bewerten musst: Ab welchem Wert ist eine Steifigkeit "hoch"? Und wenn die Steifigkeit nicht hoch ist, wie kann sie erhöht werden? Manchmal ist es auch günstiger, die Steifigkeit zu verringern, z.B. um Resonanzen zu vermeiden. Eine Optimierung von Steifigkeiten ist ein sehr großes Feld und vermutlich nicht Teil Deiner Studienaufgabe.

------------------
Gruß, A.

Johnsoldo

Beiträge: 11 / 0

nur mal einen Verständnis-frage:
Ich habe folgende Konfiguration
Die Zahneingriffsfrequenz eines Fräswerkzeugs mit vier Zähnen, das mit einer Spindeldrehzahl
von 8080 1/min im Eingriff ist, liegt bei 538,66 Hz. Die n-harmonischen Zahneingriffsfrequenz sind 1,07 kHz, 1,62 kHz usw.

Ich habe nun einen Modalanalyse durchführt und und habe die Eigenfrequenz und diesen Werte sind nicht identisch wie die Zahneingriffsfrequenzen. Somit kann ich doch grob sagen, dass Resonanz nicht auftreten oder ?

ibgross

Beiträge: 91 / 1

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FEM: Pro/M Structure, Creo/Simulate
MKS: Pro/M Motion, Creo/ASE

Hallo John;

jetzt wissen wir (ein wenig) mehr, worum es hier überhaupt geht.

die von Dir errechnete Zahneingriffsfrequenz mit fz = z fn = 539 Hz kann ich ja noch nachvollziehen.

Die von Dir berechneten Eigenmoden:
- wurden wie ermittelt?
- beziehen sich worauf?
- haben welche Werte?
- spielen die hier überhaupt eine Rolle?

Ich vermute, dass hier (in diesem Frequenzbereich) eher die Lagerung eine Rolle spielt.
Stichworte:
- Käfigrotationsfrequenz
- Überrollfrequenz
- Wälzkörperrotationsfrequenz

Es geht ja in Deiner Aufgabenstellung und ursprünglichen Frage um statische und dynamische Steifigkeiten und der Vermeidung von Schwingungen.

Dazu gilt es, diese zunächst zu bewerten.
Und in dem hier vorliegenden Frequenzbereich ist das i.d.R. die Lagerung.

Einen grundsätzlichen Ansatz findest Du hier:

https://maschinendiagnose.de/mosaic/_M_userfiles/PDF/Downloads_DE/Fachbeitraege/Maschinendiagnose_Teil_2.pdf

Beste Grüße
Michael

tmg11

Beiträge: 90 / 0

hallo, das sind die Simulationsergebnisse von dem System. Als letztes wollte ich einen Experiment durchführen um die Simulationsergebisse zu bestätigen. Also die Eigenfrequenzen nicht die Anregungfrequenzen (auch die n-facche) tirt resonanz nicht auf oder nicht ?