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  Träger Simulation mit konstanter Biegung

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Autor Thema:  Träger Simulation mit konstanter Biegung (2930 mal gelesen)
mluethi
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2015-05-04_11-15-36.jpg

 
Guten Tag

Ich möchte folgendes bewerkstelligen: Einen Balken mit konstantem Querschnitt (eine Zeltstange) möchte ich biegen, sodass ein konstanter Biegeradius resultiert. Alleridngs kriege ich es bisher nicht hin mit den gemachten Randbedingugen. Ich habe den Balken auf einer Seite eingespannt und auf der anderen mit einem Biegemoment beaufschlagt oder auf einer Seite fest eingespannt mit einer freien Drehung und auf der anderen Seite eingepsannt mit einer freien Verschiebung + einer freien Drehung und einer angreifenden Kraft in der Mitte. Als Resultat habe ich beides mal eine Deformation, welche unstetig ist. Der Träger ist sehr lang im Vergleich zum Querschnitt.
Nun meine Frage: Wie setze ich die Randbedingungen am besten ein, damit ich mein Ziel erreiche?

Grüsse mluethi

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erstellt am: 04. Mai. 2015 12:52    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für mluethi 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo,

für diese Aufgabe brauchst du nicht die FEM sondern ein gutes Verständnis der Balkentheorie.

Meine Vermutung ist, dass für einen konstanten Biegeradius ein verteilte Last notwendig ist. Der Verlauf der Last ist sicher kontinuierlich aber nicht konstant.

------------------
Viele Grüße
Alexandru Dadalau

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mluethi
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Hallo Alexandru

Hättest du mir auch noch einen Tipp, wie ich diese verteilte Last berechnen kann? FEM werde ich brauchen, da ich eine aufwendige Profilform habe..

Grüsse mluethi

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Mit der Balkentheorie kann man auch "aufwendige" Profilformen berechnen.

Ich kann dir leider auf Anhieb auch nicht sagen, wie genau die Last aussehen muss. Dafür muss man einige mathematische Gleichungen schreiben deren Lösung die gesuchte Lastverteilung ist.

------------------
Viele Grüße
Alexandru Dadalau

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mluethi
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erstellt am: 04. Mai. 2015 16:37    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Ich gehe mittlerweile davon aus, dass meine Lösung damit zu tun hat, dass es ein nichtlineares Problem ist (grosse Deformation) und ich aber linear gerechnet habe. Kann mir jemand sagen welche Analysis settings für eine nichtlineare Berechnung mit grosser Deformation zentral sind?
Grüsse mluethi

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smittytomcat
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erstellt am: 04. Mai. 2015 19:47    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für mluethi 10 Unities + Antwort hilfreich

Eine Möglichkeit wäre die angestrebte Biegelinie mit vielen Lagern nachzubilden, wobei man jedem Lager dann die Verformungen gibt und das ganze mit großen Verformungen rechnen zu lassen.
Aus den ermittelten Lagerlasten kannst Du Dir dann die Ersatzlast ermitteln ... je mehr Lager desto gleichförmiger und weniger sprunghaft wird auch die Form der Belastungskurve sein
Zugegeben ein mühsamen und aufwendiger Weg und echt Steineklopfen, aber mit einer Schleife über die Knoten und die Vorgabe der Verformungskomponenten könnte das flott gehen.

------------------
Gruß
Gerd
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erstellt am: 05. Mai. 2015 09:03    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für mluethi 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo,

ich fand die Idee von Gerd sehr gut, aber danach ist mir ein möglicher Knackpunkt aufgefallen:

Wenn den Lagern die Verschiebungen vorgibt, dann spielt der Balken keine Rolle mehr. Die Kräfte, die man aus den Lagern bekommt, sind trivial: Kraft=Vorgegebener_Weg*Steifigkeit (also schon bekannt).

Alternativ könnte man eine Parameteroptimierung über die Kräfte laufen lassen und als Zielfunktion die mittlere Abweichung von der gewünschten Biegelinie definieren.

Ich würde aber immer noch den mathematischen Weg vorziehen...

------------------
Viele Grüße
Alexandru Dadalau

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smittytomcat
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erstellt am: 05. Mai. 2015 18:40    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für mluethi 10 Unities + Antwort hilfreich

... Stimmt leider (habs getestet mit nem Halbkreis)
Tja, der Ansatz sollte analytisch sein
Evtl. kann man die kreisrunde Biegelinie auch mit einer Tayloreihe beschreiben und durch Koeffizientenvergleich die Lastform abschätzen, z.B. aus Randmomenten und einigen Einzellasten bei verschieden Positionen - das ganze hübsch verdrahtet in einer Excel-Tabelle


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Gruß
Gerd
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[Diese Nachricht wurde von smittytomcat am 05. Mai. 2015 editiert.]

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erstellt am: 06. Mai. 2015 23:10    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für mluethi 10 Unities + Antwort hilfreich


balken_biegen.jpg

 
Hallo,

Dein Problem ist geometrisch nichtlinear, ganz wichtig.

Außerdem solltest Du eine kleine Vorbiegung (z.B. 100 m Radius auf eine 5 m Stange) geometrisch modellieren.

Als Nächstes z.B 2xfache Symmetrie nutzen, bleibt nur ein Freiheitsgrad übrig. Anschließend eine erzwungene Verschiebung definieren, aber dabei keine Zwängungen einbauen, sonst geht es nicht.

Dann erhälst Du eine Verbiegung wie bei einer Zeltstange.

Gruß Paul

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mluethi
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erstellt am: 07. Mai. 2015 00:48    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Erstmals danke für eure Hilfe! Das es geometrisch nichtlinear ist hat ich mittlerweile begriffen. Ich glaube auch das ich es nun hinkriege, habe allerdings noch kleine Konvergenzprobleme. Ich muss es allerdings 3D rechnen da ich noch eine Zugkraft quer zur Biegeebene an der Spitze der Zeltstange einführen muss.
Grüsse mluethi

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Mustaine
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Abaqus

erstellt am: 07. Mai. 2015 00:54    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für mluethi 10 Unities + Antwort hilfreich

Zitat:
Original erstellt von ToTacheles:

Dann erhälst Du eine Verbiegung wie bei einer Zeltstange.

Wenn ich das richtig verstehe, ist das aber nicht sein Ziel. Er möchte einen Kreisbogen als Ergebnis.


Als erstes würde ich mal die Sinnfrage stellen. Was soll das Ganze in der Realität darstellen?


Des weiteren Frage ich mich, warum der Ansatz über Randbedingungen nicht funktionieren sollte. Man könnte doch einfach vorher in Excel für einen gewünschten Kreisbogen die notwendige horizontale Verschiebung von jedem Knoten ausrechnen und diese im Modell vorgeben. Über die Reaktionskraft in jedem Knoten hätte man dann die Lösung der Fragestellung. Oder sehe ich da was falsch?

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