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  Vergleich analytisches und numerisches Ergebnis (Kraft und resultierende Spannungen)

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Autor Thema:  Vergleich analytisches und numerisches Ergebnis (Kraft und resultierende Spannungen) (231 mal gelesen)
bsp91
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Kopf.PNG


Ergebnisse.PNG

 
Guten Tag,
ich habe dank euer Hilfe mich an etwas "komplexere" Stäbe gewagt und nun noch eine Frage zur Auswertung. Ich suche quasi den Biegepunkt des Stabes, wenn man ihn mit einer Kraft an der Spitze belastet. Dabei suche ich die Kraft bei welcher ein Querschnitt bzw. Stelle die Streckgrenze erreicht und vergleiche das Ergebnis mit der ausgerechneten Kraft (Bild 1). Die FEM habe ich mit dem entsprechenden Material, einer angreifenden externen Kraft auf eine Fläche an der Spitze und der Erdanziehungskraft definiert (Bild 2). Die Ergebnisse konvergieren und decken sich zumindest in dem Verhältnis der Spannungen zueinander (Bild3). Jedoch sind die errechneten Kräfte doppelt so hoch wie die Kräfte, welche in der FEM notwendig sind, um die Streckgrenze an Freistich 1 zu erreichen. Die Durchbiegungen sind trotz höherer Kräfte halb so große wie in der FEM Simulation.

Ist das ein realistisches Ergebnis oder habe ich irgendwo einen Fehler?

Ich kann es mir nur so erklären das die Geometrie des Stabes in der FEM viel detaillierte Freischnitte bzw. Geometrien mit Rundungen hat und bei der angreifenden Kraft auf eine Fläche nicht nur Biegung im Spiel ist. Ob die Kraft auf eine Fläche (näher am realen Versuchsaufbau) oder auf einem Punkt an der Spitze wirkt verändert das Ergebnis nur geringfügig.

Analytisches Ergebnis: 557 MPa (Biegespannung) am ersten Freistich bei 20,432 N
Numerisches Ergebnis: 557 MPa (Vergleichsspannung) am ersten Freistich 9,6 N

Kann ich überhaupt eine Kraft berechnet aus einer Biegespannung mit einer Vergleichsspannung aus der FEM vergleichen? Im ebenen Zustand wird zumindest beim Biegen die Schubspannung vernachlässigt.

Vielen Dank

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Wolfen1982
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erstellt am: 28. Nov. 2022 08:56    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 bsp91 10 Unities + Antwort hilfreich

Servus,

was mir ausfällt, die Durchbiegungen weichen etwa um den Faktor 2 voneinander ab. Hier würde ich als erstes bei der Fehlersuche ansetzen. Diese sollten gleich sein. Dabei sind die Einflüsse von Radien usw. nicht so relevant.

------------------
MfG Wolfen

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bsp91
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erstellt am: 28. Nov. 2022 13:42    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


Rechnung.PNG

 
Habe die Tage den Fehler gesucht wieso sich Kraft und Durchbiegung, um den Faktor 2 unterschieden, jedoch bis heute nicht gefunden. Habe meine Rechnungen mit Berechnungsseiten verglichen, welche nicht die verschiedenen Querschnitte mit einbeziehen und die Rechnung scheint richtig zu sein. Es liegt wahrscheinlich an der Simulation, jedoch kann ich dort auch keinen Fehler finden. Hat jemand eine Idee, wodurch dieser Fehler entstehen könnte. Ich erreiche bei den Simulationen die Streckgrenze mit der halben Kraft und der halben Durchbiegung 

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Jassir-ben-Hussein
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Ansys 2022 R1

erstellt am: 29. Nov. 2022 14:04    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 bsp91 10 Unities + Antwort hilfreich

Moin
wenn ich das richtig sehe, rechnest du bei deiner Handrechnung nur mit Nennspannungen Aufgrund der Geometrie.

Die auftretenden Kerbspannungen werden von dir nicht betrachtet.

Die FEM wird dir die Biegespannungen mit den Kerbspannungen liefern dementsprechend früher in der Kerbe die Streckgrenze erreichen. In deinem Fall anscheinend um den Faktor 2 früher.

Evtl. kannst du ja noch einen Spannungsplot liefern.

Ich würde mal die Spannung im ungestörten Querschnitt oben gegen checken.

Gruß
Malte

------------------
Stell dir vor es geht und keiner kriegts hin!

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bsp91
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Maschinenbau Student


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Beiträge: 12
Registriert: 23.09.2022

erstellt am: 29. Nov. 2022 20:48    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

Vielen Dank für deinen Tipp!!
Manchmal sieht man den Wald vor lauter Bäumen nicht mehr 

Ergebnisse sind mit idealisierten Freistichen und deren Einberechnung der Kerbspannung nahe zu deckungsgleich! Hat mir sehr geholfen...Danke

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