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Hallo zusammen,

mein erster Beitrag hier im Forum.   

Ich habe zwei Varianten einer Berechnung durchgeführt (siehe Anhang) und wollte mal
eure Meinung hören, welche Herangehensweise Ihr für realistischer haltet.

Es geht um die (eigentlich) einfache Berechnung eines Gestells.
Das Gestell ist ein Unterbau. Darauf wird ein Regal mit den gleichen Abmessungen (axb) gestellt.
Das Regal hat ein Gewicht von 4000 kg, wenn es voll beladen ist und ist auch eine Schweißkonstruktion
aus Hohlprofilen 50x50x4.

Zur Sicherung, dass das Regal nicht vom Unterbau heruntergeschoben werden kann, werden beide
mit 4 Schraubverbindungen nahe den Ecken fest verschraubt.

Berechnung 1: Ich habe auf dem Unterbau eine Last von 40000 N gegeben, dazu habe ich alle oberen Flächen markiert.
Das Programm sollte die Last nun gleichmäßig auf die ausgewählten Flächen verteilen, oder?

Berechnung 2: Dazu habe ich mir einen Dummy des Regals erstellt. Dieser Dummy hat genau 4000 kg. Ich habe diesen
nur über Kontakte so definiert, dass er einfach nur oben auf liegt, aber nicht mit dem Unterbau verbunden ist.
Desweiteren habe ich noch über "Reibungsfreie Lagerung" verhindert, dass er seitlich nicht verschiebbar ist.
Den Dummy habe ich eine Erdbeschleunigung zugewiesen.

Welches Resulat findet ihr zielführender, um eine Flächenlast darzustellen?

Mit freundlichen Grüßen

EvilSun

[Diese Nachricht wurde von EvilSun am 22. Aug. 2025 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von EvilSun am 22. Aug. 2025 editiert.]

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Realistischer ist sicherlich die Variante 2 (sofern die Steifigkeit des Aufbaus stimmt). Die Verformungen, die sich in Variante 1 ergeben, werden sich in der Realität so sicher nicht ergeben, da sich sonst auch der Aufbau entsprechend verformen müsste.

Noch einmal realistischer wird es, wenn du die Kontaktflächen des oberen Aufbaus auch detailliert abbildest, sodass der korrekte Kraftfluss dargestellt werden kann. Grundsätzlich sollte auch die Steifigkeit des oberen Körpers richtig abgebildet werden. Ist der Aufbau wirklich so steif wie modelliert? Dann ergeben sich wie die Simulation zeigt keine nennenswerten Spannungen in der Querstreben.
Ist der Aufbau in der Realität weniger Steif, könnte er hier aufliegen und eine höhere Biegung indzuzieren.

Was du darüberhinaus für eine Berechnung könntest, wäre eine lineare Beulanalyse, um sicherzustellen, dass ein Beulen der Streben ausgeschlossen werden kann (wovon ich aber erstmal nicht ausgehe).

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Hey, danke für die schnelle Antwort.

Okay, ich finde Variante 2 auch realistischer. Die Steifigkeit des Aufbaus kann ich leider nicht
detailgetrau nachbilden, weil das ein Kaufteil ist und es keine 3D-Daten gibt. Aber wie schon geschrieben,
besteht der Aufbau auch aus einer Rahmenkonstruktion, die nahe den Ecken mit den Unterbau verschraubt wird.

Evtl könnte ich meinen Unterbau einfach auf den Kopf obendrauf stellen.
Da muss ich mir aber nochmal anschauen, wie ich dann dauf die entsprechende Masse komme.

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Bei der groben Vernetzung, insbesondere den großen Unterschied der Netzdichte bezüglich der Kontaktflächen, dürfte auch Variante 2 unrealistisch sein.

Mal davon abgesehen, sehe ich keinen Vorteil darin die Flächenlast als Körper auszumodellieren. 

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Die Ergebnisse von beiden Berechnungen sind sehr unterschiedlich. (Spannung, Verformung)

Wie würdest du an die Berechnung gehen?

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Der Vorteil die Flächenlast als Körper zu modellieren liegt doch ganz klar darin, dass sich die Krafteinleitung sich massiv ändert (siehe unterschiedliche Ergebnisse).
Für einen relativ steifen oder starren Aufbau ist es unrealistisch eine Flächenlast auf die gesamte Rahmenkonstruktion aufzubringen.

Eine Möglichkeit wäre natürlich die Flächenlast nur in den 4 Kontaktflächen aufzubringen, so erhältst ein (ich nehme mal an, dass du ohne Material- oder geometrische Nichtlinearitäten rechnest) lineares Rechenmodell.

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Die Ergebnisse können nicht gleich sein. Da ein starrer Körper sich nicht verformt und bei einer Verformung des Trägermaterials die Last nur noch in den steifesten Punkten eingeleitet wird und das wäre bei einem Rahmen die Stützpfeiler.
Bei einer Flächenlast wird die Last in jedem Knoten eingeleitet.

Realistisch sind beide Modelle nicht und das höchste Gefährdungspotential hat das erste Modell, in dem die Last nur in den Stützpfeiler eingeleitet wird und die Ergebnisse zu progressiv ausfallen. Außerdem kommen hier noch Interpolationsfehler und andere Unsicherheitsfehler der Kontaktberechnung vor, die negative Auswirkungen auf die Rechengenauigkeit haben.

Die Flächenlast führt zu konservativen Ergebnissen, zumal wegen Unsicherheiten in der Materialgüten,  Lastannahmen, äußere Einwirkungen und Materialermüdung immer ein Sicherheitsfaktor mit einbezogen werden sollte. Außerdem  abgeleiteten Größen (Spannnung etc.) eine Genauigkeitoleranz von 0,5 - 10% haben.

Von daher sehe ich keinen Vorteil die Last als Körper auszumodellieren.

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Also dieses Regal wird oben drauf gesetzt.

Voll beladen hat es 3700kg. Ich habe 4000kg angenommen.

Wie würdet ihr den Unterbau kraftmäßig beaufschlagen?

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Für eine realistische Annahme müsste man das Regal vollständig mit Beladung darstellen, was bezüglich den dünnen Wänden und allgemeinen komplexen Aufbau erheblich die benötigte Rechenkapazität steigern würde.

In wie fern das bei einem Sicherheitsfaktor von mind. 1,5 vom Vorteil ist, bleibt zweifelhaft.

Man könnte aber mit einen kleinen Ausschnitt, als Ersatzmodell, ein Vergleich zum vereinfachten Modell mit der Flächenlast ziehen. Ggf. als Flächenmodell mit Schalenelementen. In keinen Fall würde ich aber einen nahezu starren Körper, ein Vollblock (Vollmaterial), als Ersatzlast heranziehen.

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