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Guten Tag,

Folgendes Szanario stelle ich zur Diskussion:

Ein Stapel von verschieden dicken Platten gleichen Werkstoffes welche mit einander verschraubt sind und rundum aufliegen wird mit Druck beaufschlagt.

Die dabei entstehende Verformung entspricht dem theoretisch per Plattentheorie errechten Wert und befindet sich im elastischen Bereich.

Nimmt man den Druck von dem Plattenpaket, kehrt diese jedoch nicht in den Ursprungszustand zurück, sondern behält einen Teil der Krümmung.

Löst man alle Schrauben und hebt die Platten voneinander ab, ist das Paket wieder vollständig eben. ( Verformung durch Eigengewicht ist natürlich immer da, jedoch im akzeptablen Bereich. )

Meine Theorie dazu: Der Schub wird nicht vollständig Übertragen, da die Schraubenkraft nicht aussreichend ist. Dadurch entsteht eine Relativbewegung zwischen den Platten welche beim Entspannen bedingt durch die Verschraubung und Reibung zwischen den Platten gehemmt ist.

Mögliche Lösungen:

- Auf Verschraubung verzichten -> Problem mit Reibung bleibt, weshalb sich das Paket wieder nicht in die Ursprungsform begibt.Eine Veringerung der Reibung ist ebenfalls nicht möglich, da keine Schmierstoffe verwendet werden können.  Zusätzlich wird das Handling erschwert.

- Gegendruck zum "Richten" der Platte verwenden -> Aufwendig wegen zusätzlicher Dichtungen und/oder Vorrichtungen.

- Eine Platte verwenden -> Verfahrensbedingt nicht möglich

- Das Problem ist bei Geschichteten Blattfedern ebenfalls vorhanden. Hier werden den Schichten auf Abstand gehalten oder geschmiert, was für meine Anwendung beides nicht in Frage kommt. ( Leider werden auch hier nur Richtwerte für den Einfluss der Reibung genannt... )

- Die Verschraubung erhöhen -> sollte klappen. Doch wie berechne ist die nötige Anzahl bzw. die nötige Querkraft?

Ich hab das Gefühl auf dem Schlaub zu stehen.

Vielen Dank im Vorraus für richtungsweisende Antworten!

Grüße,

Jörg

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Die größtmögliche Geschwindigkeit ist die Dunkelgeschwindigkeit, denn so sehr sich das Licht auch anstrengt, die Dunkelheit war schon vorher da.

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Hallo Jörg,

Dein Beispiel steht mitten zwischen den zwei Möglichkeiten, die man mit mehrfach geschichteten Platten haben kann.
Dein "Problem" lässt sich eindeutig duch schubfeste Verbindung der Platten untereinander lösen, per (vielfacher) Verschraubung und ev. noch Stifte.
Eventuell noch Verkleben, aber das wird möglicherweise für Dich nicht infrage kommen.

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mfg - Leo

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Hallo Leo,

Kleben kommt nicht in Frage, da Temperaturen bis zu 200°C auftreten. Wenigstens erwärmt sich das Paket gleichmässig, weshalb ich mich nicht mit der unterschiedlichen Ausdehnung beschäftigen muss.

An verstiften habe ich ebenfalls schon gedacht. Jedoch halte ich diese Lösung auf Grund des Werkstoffes, Aluminium, und der relativ hohen Anzahl von Stiften an Lastwechseln im Gegensatz zum Verschrauben hinsichtliche der Fertigung ausreichend präziser Passungen im Kompromis zwischen Herstellungskosten und der Montierbarkeit für eine Lösung die ich zunächst nicht weiter verfolgen möchte.

Nach ein wenig Gedanken zu den auftredenden Biegespannungen in den Randbereichen und Zwischenlagen verfolge ich zur Zeit den Ansatz über die Steifigkeiten der Platten zwischen zwei Verschraubungen zu rechnen.

Das Paket soll sich wie eine massive Platte verhalten... Das heisst also das der Schubkomplett übertragen wird und es "keine" Relativbewegung zwischen den Faser gibt. Da die Verformung sich von der Randfaser zur neutralen Faser linear Entwickelt, kann man quasi für jede Platte die Stauchung bzw. Streckgung ermitteln. Über die Steifigkeit der Platte erhält man weiter die Federsteifigkeit und durch Multiplikation die Kraft mit der die Platte drückt bzw. zieht. Die Differenz muss von der Schraube getragen werden.

Denke das haut hin, auch wenn ich meine das es auf direkt über die Spannungen laufen kann, würde mich aber über Resonanz freuen.

Grüße,

Jörg

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Jörg,

Alu, 200°C und Verschraubung - das ist eine Mischung die schwer in den Griff zu bekommen ist.
Alu hat ja eine wesentlich höhere Wärmedehnung, d.h. eine korrekte Schraubenvorspannung im kalten Zustand wird das Alumaterial lokal überlasten wenn's mal 200°C hat.
Da bräuchtest Du dicke Federpakete um die Vorspannkraft einigermassen vorhersagbar gestalten zu können, (Teller)Federn für 200°C gibts zwar, sind aber wieder ein Thema für sich.
Insgesamt fürchte ich ausufernde Kosten.
Wahrscheinlich ist die Setzung "dank" lokaler Überlastung auch der Grund warum der seltsame Effekt bei Dir überhaupt auftritt, wenn Du den gezielt und absichtlich hervorrufen möchtest würde es möglicherweise garnicht gelingen <G>

Ich nehme an Du hast zwingende Gründe vorliegen, um mehrere Alu-Platten zu verwenden.
Jede andere denkbare Alternative wäre besser, denke ich.
Was wäre mit einer Alu-Wabenstruktur?

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mfg - Leo

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Hi Jörg,

und wie wäre es mit Schweißen ( an den geeigneten Stellen) ?

G.  thomas

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Hallo,

Schweißen kommt nicht in Frage, weil das ganz auch irgendwann wieder auseinandergenommen werden muss.

Wabe und/oder Schaum sind natürlich fein, die Kosten, Verfügbarkeit und Qualität dagegen im Vergleich zum bisher verwendeten Standardhalbzeug eher bescheiden. Deshalb erstmal nach hinten gestellt.

Das mit der Wärmeausdehnung hab ich dank Dehnhülse im Griff und ich hab auch brav mit dem korrekten E-Modul und Dehngrenzen für die Temperatur gerechnet... Die Schrauben können mit einem Drehmomentschlüssel voll angezogen werden ohne ein Versagen zu befürchten. ( Weiss ich aus Erfahrung )

Ich habe mit meinem Ansatz gerechnet und die Anzahl der Schrauben erhöht.

Ergebnis: Bleibende Verformung nach entlast ist um 80% reduziert... Da passt irgendwas noch nicht so ganz. Tippe auf den Reibwert und werde morgen mal die Rauhigkeiten, Verarbeitung etc. prüfen. Der Drehmomentschlüssel schien mir auch viel zu früh zu knacken...

Ich berichte weiter und freue mich über weitere Anregungen.

Grüße,

Jörg

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Hallo Jörg, was hast Du denn studiert ?

Die Verformung berechnet sich mit der Dicke hoch 3.
Wobei man die Dicken der einzelnen Platten nur addieren kann, wenn sie sich nicht gegeneinander verschieben können.
Sind die Platten alle gleich dick ?
Mach halt eine Platte dicker und die anderen entsprechend dünner, das bringt viel mehr als die ganze Bastelei.

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Klaus           Solid Edge V 19 SP12  Acad LT 2000

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Zitat:

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Original erstellt von N.Lesch:
Mach halt eine Platte dicker und die anderen entsprechend dünner, das bringt viel mehr als die ganze Bastelei.

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Das find ich eine gute Idee.

Grüße
Klaus

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Hallo Klaus,

In meinem ersten Beitrag steht bereits das es sich um verschieden dicke Platten handelt.

In meinem zweiten Beitrag erwähne ich weiterhin, dass sich das Paket nur dann wie eine massive Platte verhällt, wenn sie sich die Lagen nicht gegeneinander Verschieben.

Nach dem ich heute Morgen alles gründlich gereinigt und einen ordentlichen Drehmomentschlüssel verwendet habe, war nach 10 Durchgängen mit der Messuhr keine bleibende Verformung im entlasteten Zustand mehr messbar.  

Heute Nachmittag sind 1000 Testzyklen durchgelaufen und ich bin recht zuversichtlich.

Grüße,

Jörg

EDIT: So... Also: Mit dem von mir beschriebenen Rechenansatz lässt sich das ganze anscheinend ausreichend genau dimensionieren, wenn man die Reibung mit hinzunimmt.

Ich möchte dazu noch weiter anmerken, dass die Lösung über eine Verschraubung nur dann funktioniert wenn die Spannungdifferenz zwischen den Schichten gering ist, da die zu übertragenden Querkräfte um ein Verhalten der massiven Platte auf ein Paket zu übertragen sehr groß werden.

Der umgekehrte Weg funktioniert im übrigen, wie gerade ausprobiert, ebenfalls. ( komplett ohne Schrauben, dafür mit Schmiermittel ) Die Gesamtdurchbiegung steigt dadurch natürlich aber die Restverformung ist ebenfalls minimal.

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[Diese Nachricht wurde von Jörg H. am 30. Sep. 2009 editiert.]

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