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Z-Achse.png

Hallo ertmal,

ich bin ja schon seit längerem stiller Mitleser und dake erstmal für viele hilfreiche Tips, nur nun habe ich ein Problem bei dem ich Hilfe benötig.

Aufgabenstellung ist wie folgt, ich soll (als Bachelorarbeit) eine Modalanalyse einer Portalfräse durchführen, die Vereinfachung ansich steht schon, mein Betreuer ist damit soweit auch zufrieden.
Betrachtet werden soll nur die Z-Achse, die x und y Achsen werden vernachlässigt, da eigentlich nur das Portal als solches interessiert (laut Aufgabenstellung).

Vorweg ich arbeite mit Ansys Workbench 13.0

gewollt ist, dass ich alles so simuliere, dass der Schlitten der Linearführung an unterschiedlichen Positionen steht (Ich hoffe man kann das verstehen). Na ja ich hab im Design Modeler nun die ganze Geometrie eingeladen, hab den Schlitten dann verschoben mit einer Körperoperation, hat soweit auch alles geklappt, dann habe ich den Betrag der Verschiebung als Parameter hinterlegt um diesen ändern zu können.

Ich habe auch die Ersatzsteifigkeiten der Führungsschienen und der verbauten Kugelumlaufspindel vom Hersteller bekommen.

Die Kontakte würde ich mit Federelementen modelieren und hier bekomme ich einige Probleme und zwar, was ich jetzt gerne hätte wäre ansich folgendes:

Ich weiß das ich ein Script schreiben muss welches die Position des Schlittens variiert also den Betrag der Verschiebung (von 0 bis 192mm). Dadurch wird dann auch die Steifigkeit der Kugelumlaufspindel variiert, da diese ja längenabhängig ist. Außerdem muss ja dann auch die Position der Federn angepasst werden.
Letzteres müsste ich meiner Meinung in den Griff bekommen indem ich die Position auf ein Koordinatensystem auf dem Schlitten beziehe, dieses müsste sich dann ja mit der Position des Schlittens mitbewegen.

Als brauche ich eigentlich nur die Hilfestellung dabei ein Script zu entwerfen um den Parameter der Verschiebung zu ändern, dadurch die Steifigkeit der Kugelumlaufspindel anzupassen, lösen, speichern und dann einen weiteren Durchgang mit geändertem Parameter.

Ich hab zwar schon versucht mich in ANSYS Classic einzuarbeiten aber ein Script zu schreiben übersteigt gerade doch irgendwie meine Fähigkeiten, lesen geht ja (mit dem Nachschlagewerk daneben)

Vielen Dank für die Hilfe schonmal im voraus

PS: Ich hoffe das es mit dem Anhängen der Datei klappt, es handelt sich dabei um die Linearführung, allerdings um die originale Version, nicht die vereinfachte

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also das Modell im Bild ist schon ein bisschen überdetailiert zum rechnen...

ein Skript brauchst du aber nicht, da du auf die Parameter in der Projektseite zugreifen kannst. Tipp: Ebenfalls die Steifigkeit und die Position der Federn als Parameter definieren.

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Hallo,

danke das freut mich zu hören dass ich da ohne Script auskomme, nur könntest du mir da evtl. ein Denkanstoß geben wie ich dass dann löse. Geht ja darum, dass das Gesamtmodell sehr aufwendig wird und etwas länger rechnet, weswegen ich gesagt hätte, dass ich ein "Script" schreibe dass es mit unterschiedlichen Parametern durchrechnen soll und ich dann heimgeh und drei Tage später wieder komm und mir di Lösungen anschau.

Das Bild ist ja auch nur die Ausgangsversion, die wurde ja bereits vereinfacht, hab gerade nur kein anderes Bild zur hand und wollte was zeigen damit man es sich etwas besser vorstellen kann.

mfg

edit: danke mal soweit, ich hab dann doch gerade noch ein Kapitel zu Parameterstudien in "Praxisbuch; FEM mit ANSYS Workbench" gefunden. für alle Tips bin ich dennoch dankbar.
Felix

[Diese Nachricht wurde von FelixV am 04. Okt. 2011 editiert.]

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Hi

also ich steh dann doch wieder vor einem Problem, und zwar hab ich leider feststellen müssen, dass die Federelemente in Workbench nicht ganz so wollen wie ich das gerne hätte.
Ich stehe gerade ansich vor zwei Problemen bzw. Fragen:

1. Eine generelle Wirkungsweise der Federelemente, also irgendwas zum Nachlesen wie diese sich verhalten, da ich folgendes Unverständnis derzeit habe und zwar wenn ich sage, ich habe eine Kugelumlaufspindel die eine axiale Steifigkeit besitzt und ich die seitliche vernachlässigen möchte. Wie ist die Wirkungsweise einer Feder die ich in der Workbench eingebe. Ich lege ja Start und Endpunkt fest und dazwischen wird mir dann eine Feder angezeigt. Wie verhält sich diese nun?
Gibt die angezeigt Feder nun die Wirkrichtung vor, also dass entlang der Feder die Steifigkeit wirkt, die die beiden Flächen zueinander aufweisen. Also ich füge die Feder ein zwischen Schlitten und Spindel und lege sie so dass die Feder auf der Achse der Spindel liegt, bildet mir dass die axiale Ersatzsteifigkeit der verbindung ab? Oder ist dass was ganz anderes?

2. Wie schaffe ich es eine Feder so zu manipulieren, dass sie auf Druck und auf Zug unterschiedliche Steifigkeiten hat? Soll heißen meine Linearführung hat auf Druck eine höhere Steifigkeit als auf Zug. Was ich weiß ist, dass eine Modalanalyse keine unlinearitäten zulässt, es keine "anklick" Lösung gibt und ich irgendwie ein Script brauche.
Meine Idee dazu ist folgende, eine einfache IF-BEdingung in der ich abfrage ob ich eine positive oder negative Verschiebung habe und danach die Federsteifigkeit einstelle. Ist das Möglich?
Wenn ja, müsste ich ja die Steifigkeit der Feder als Parameter veröffentlichen und könnte dann darauf zugreifen, aber wie spreche ich diesen an? Im Design modeler ist es so, dass wenn ich einen Parameter setze diesem einen Namen zuweisen kann, in der Modellumgebung aber nicht. Und wie greife ich auf den Endpunkt der Feder zu, bzw. kann ich auch als Bedingung die Verschiebung der angreifenden Fläche anhand der Globalen koordinaten betrachten?

Ich weiß wurde schon einiges darüber diskutiert, ich kann/will aber nicht glauben, dass es immer eine so komplizierte Lösung sein muss. Es würde mir auch sicherlich helfen wenn mir mal jemand einen Link schicken könnte wo die Prinzipien dieser Federelemente in ANSYS beschrieben sind vor allem im Bezug auf die WB 13 mit der ich ja arbeiten muss.

Danke

Felix

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Hey Felix,

mach mal ne Skizze, dann kann ich dir vielleicht helfen. Dein CAD sagt mir leider relativ wenig bis nichts, da linearführungen nun mal nicht jedermanns arbeitsfeld sind.
Also bitte aufs einfachste herunterbrechen.
Welche Steifigkeiten hast du wo und wie werden diese Elemente an deine Körper gekoppelt. Damit kann man dann ein vereinfachtes modell aufstellen und sich die grundsätzliche Herangehenseweise erarbeiten.
Den Schlitten dann noch zu verfahren ist kein Problem. Was willst du dann auswerten? Eigenfrequenzen? Oder soll auch eine Frequenzganganalyse unter realistischen Lasten und Dämpfungen gemacht werden?

Gruß
Jens

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Jens Friedrich
TU-Dresden

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Linearfuehrung.png

Hallo,

danke für die Antwort, anbei mal ein einfacheres Bild.

Ich habe eine Steifigkeit in Achsrichtung der Spindel (also entlang der Z-Achse) diese Stellt quasi die Nachgibigkeit der Spindel/Mutter/Schlittenverbindung dar und soll wirken zwischen der inneren Fläche des Schlittens und der Spindel. Diese ist ja abhängig von dem Verfahrweg, da die Spindel wie eine Stabfeder wirkt in Reihenschaltung mit einer Feder für die Mutter/Schlitten Verbindung, das kann ich aber leicht berechnen und durch die Parameterstudie übergeben.
Die anderen Steifigkeiten die ich habe sind von der Linearführung für seitliche Belastung (X-Richtung) und Zug/Druck (Y-Richtung allerdings Betragsmäßig unterschiedlich)
Die Linearführung als solche besteht aus den zwei schienen und darauf laufenden Führungswagen, ein jeden hätte ich gerne mit eigenen Federn abgebildet (Ich hab auch die Steifigkeiten pro Wagen gegeben)

Mein Problem ist halt, dass ich nirgends wirklich brauchbare Literatur dazu finde, ich hab schon alles mögliche gelesen und ich tu mir beim Script schreiben gerade irgendwie schwer, da ANSYS kein Debugger hat und ich somit nicht weiß ob er die richtigen Werte ausliest und was er macht. Ich bin dann halt doch "nur" C/C++ Programmierer.

Danke

Felix

[Diese Nachricht wurde von FelixV am 10. Okt. 2011 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von FelixV am 10. Okt. 2011 editiert.]

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Bitte Anhänge ohne Umlaute ablegen!

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Jens Friedrich
TU-Dresden

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Hallo Felix

Der Debugger ist der eigene Kopf, du musst testen ob das Modell entsprechend reagiert und genau deshalb muss man klein anfangen. Im Solution output findest du alle Infos wie mit deinem Command umgegangen wurde.
Literatur gibts zu ANSYS zu hauf, FEM für Praktiker ist ein guter Start.

Zu deinem Problem:
Soll der Schlitten und der Tisch elastisch sein? Falls nicht kann man das ganze auf jeden Fall analytisch vorabschätzen.

Du benötigst meines erachtens einfach 2 Bushing-Elemente und eine Feder rein.
Der Verbindung gibst du dann die entsprechende Steifigkeitsmatrix mit und fertig.
Bleibt noch die Frage was du eigentlich berechnen willst?!?

Gruß
Jens

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Jens Friedrich
TU-Dresden

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Hallo,

es soll eine Modalanalyse durchgeführt werden, also nur die Eigenfrequenzen und kein Frequenzgang

Was genau meinst du mit Schlitten elastisch? Er soll sich nicht bewegen, falls du dass meinst, Es werden lediglich einige Positionen durch die Parameterstudie vorgegeben die dann berechnet werden sollen.

Ich muss halt dazu sagen, dass ich gerade ein mächtigen Knoten im Kopf hab und soweit bin, dass ich derzeit absolut gar nichts mehr verstehe.

[Diese Nachricht wurde von FelixV am 10. Okt. 2011 editiert.]

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Nicht gleich den Kopf in den Sand stecken. Die Problemstellung ist doch in WB lösbar! Also keine Panik.

Der Schlitten wird wahrscheinlich relativ starr im Vergleich zu den Führungen sein. oder irre ich mich da?
Man kann also die Nachgiebigkeit der quasistarren körper im ersten schuss vernachlässigen und bekommt ne sehr schnelle Lösung aus den reinen Nachgiebigkeiten der Schienen.

Schick mir einfach mal ne PM mit deiner nummer, wenn du wirlich nicht weiterkommst. Das bekommen wir doch hin

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Jens Friedrich
TU-Dresden

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hats gekappt?

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Jens Friedrich
TU-Dresden

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Nein, noch nicht, habe mich die letzte Woche dann doch lieber mit einer Grippe auseinander gesetzt, erschien mir in dem Moment sinnvoller 

Leider muss ich gestehen, dass ich nichts von dem versatnden hab was du geschrieben hast.

Ich nehme mal an mit Busching meinst du ein Link (sorry deutsche Version, ich hab schon festgestellt, dass die Übersetzungen teilweise seltsam sind) wenn ja welche einstellungen hinterlengen, und wie erstelle ich dann eine Feder dazwischen...
Na ja ich hab jetzt wieder ANSYS zur verfügung und werde mich mal wieder in die Arbeit stürzen.

Felix

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na dann gute besserung!
Zu den Bushings:
http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum101/HTML/005152.shtml

Wenns nicht klappt einfach nochmal melden (PM).

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Jens Friedrich
TU-Dresden

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Hallo,
Ich beschäftige mich gerade mir einem ähnlichen Problem wie der TO...
Der Konstruktion und der späteren Umsetzung einer CNC Portalfräsmaschine.
Das ich so noch nicht hätte, ich werde eine Menge an Kaufteilen benutzen... Da ich diese unmöglich exakt nach Konstruieren kann werde ich mir für die Berechnung dazu Werte bezüglich ihrer Steifigkeit besorgen, welche Werte werde ich benötigen?wie kann ich mit sowas in Ansys bevorzugt Workbench Händeln? wie muss meine Geometrie aussehen und wie gebe ich die Herstellerwerte an, ein Beispiel wäre super! Es handelt sich um Liniarführungen als auch Kugelspindeln.
Ziel des ganzen ist eine Modalanalyse um die Eigenfrequenzen im Portal zu bestimmen und in Bereiche verschieben, welche für die Vorschübe der Schrittmotoren Antriebe unkritisch sind und somit Resonanzen im Portal und dessen x,y,z Achsantrieben  vermieden werden.
Da dies später zu unnötigem Lärm und wohl auch zu Rattermarken im Fräsergebis führen würde.
Die zweite Frage ist, um Resonanzproblem in meiner Konstruktion zu mindern, möchte ich die Hohlräume im Portal teilweise durch Schotte abtrennen und etwa zur Hälfte mit sehr lockerem trockenem Sand befüllen um eine Dämpfung zu erreichen, wie kann das in Ansys rechnen?
Um dieses zu erreichen möchte ich weiter mit Massen an den Antrieben arbeiten, das bekomme ich dann aber wohl alleine hin.
Bin für sämtliche Hinweise dankbar!

Lg Jens

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