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Hallo CATIA-Gemeinde,

Ich bin ein Anfänger der FE-Berechung in
Catia und zeichne gerade eine Schwinge für
ein Motorrad. Mir geht es darum die Sturzänderung
unter Last zu berechnen. Die Berechung funktioniert
gut nur würde ich gerne einen Sensor erzeugen welcher
mir die Verdrehung eines Trägers in Grad oder Radiant ausgiebt.
Nun stellt sich die Frage wie ich das machen soll?

Mit freundlichen Grüßen

Josef

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Hallo,

interessante Frage. Ich weiß nicht wirklich ob das geht, da Catia ja deine Pyramiden durch die Gegend schiebt.
D.h. TE4 und TE10 Elemte haben keinen Rotationsfreiheitsgrad.
Zwischen den Elenten werden nur Translationen weitergegeben Tx, Ty, Tz.
Außerdem ist im Netz keine "richtige" Geometrie mehr vorhanden.

Aber ich lass mich gern eines besseren belehren.

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kri

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Haben die TE Elemente wirklich nur 3 Freiheitsgrade?

Ich bin mir bei den 2D Elementen sicher, dass die 6 Freiheitsgrade pro Knoten haben. Weis nicht genau wie das bei 3D Elementen ist.

Du könntest natürlich versuchen dir Anhand der Knotenverschiebungen den Verdrehwinkel von Hand auszurechnen. Die Formeln dafür kannst du dann in eine Excel Tabelle eingeben.

In CATIA FEM kannst du bei der Ergebnisbetrachtung die Knotenverschiebungen in Textform ausgeben und in Excel einlesen. So müsstest du bei mehreren Rechendurchläufen nur die Knotenverschiebungen in die Exceltabelle übertragen und erhältst automatisch den richtigen Winkel.

Dies geht allerdings nur, wenn sich das Netz an sich nicht ändert.
Ändert sich das Netz ändert sich auch die Reihenfolge bei der Angabe der Knotenverschiebungen beim Exportieren.

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Habe das mit Tx, Ty, Tz so gelernt.
Einzige Ausnahme sind TE24-Elemente.
Das sind TE4 Elemente mit zusätzlichen Rx, Ry, Rz.
Kennen leider nur die wenigsten Programme.
Die Dinger rechnen fast so schnell wie TE4 und sind fast so genau wie TE10.

Edit:

ups ich nehme alles zurück, nicht richtig nachgedacht.
Es werden wohl Rotationen übertragen aber keine Momente.
TE24 können Kräfte und Momente an den nächsten Knoten übertragen.
sorry

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kri

[Diese Nachricht wurde von kri am 10. Apr. 2007 editiert.]

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Hallo Josef

Hast Du auch daran gedacht dass unter Last, insbesondere beim Bremsen die i.a. gefederte Vorderradgabel beim Motorrad stark einfedert? Dadurch aendert sich dann auch der Lenkkopfwinkel gegenueber dem Erdboden !

Dieser Effekt ist meines Erachtens wesentlich wichtiger als der Effekt durch elastische Verformungen.

Zur Verformungsberechnung:

Fuer die Berechnung der Biegeverformung bzw. Torsionsverformung der Teleskopfederbeine solltest Du m.E. Schalenelemente verwenden da die Teleskopbeine duennwandig sind. Schalenelemente haben 5 oder 6 Freiheitsgrade (2 oder 3 Rotationsfreiheitsgrade je nach realisierter Softwarevariante).

Die Laengenaenderung des Teleskopfederbeins infolge geaenderter Auflagerkrafte am Vorderrad laesst sich vorab allein aus dem aeusserem Lastfall bestimmen und im FE-Modell berücksichtigen.

Gruss

Andrea Engel.

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Hallo,

@all: Thanks für die raschen Antworten.

@Andrea:

Das Gesamtsystem ist eigentlich ein Trike, welches
einen PKW als Vorderteil benutzt. An diesen wird ein
Rahmen befestigt und an diesem eine Hinterachsschwinge.

Die Berechnung bezieht sich nur auf die Seitenführungskräfte
und auf Kräfte in Richtung der Gierachse. Da wir
eine einachsige Schwinge benutzen entsteht ein hohes
Moment welches mir den Träger verdreht. Das führt
zu einer Änderung des Sturzes. Und da wir einen gewissen
Wert nicht überschreiten dürfen(Lastenheft) wäre es interessant
diesen Wert zu bekommen.

Die Schwinge wird geschweißt und besteht aus Profilen mit
der Wandstärke von 10mm und daher würde ich sie nicht als dünnwandig
bezeichnen.

mfg
Josef

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Du solltest dann aber drauf achten, dass die Elementgröße auch bei ca. 10mm liegt.
Generell gilt bei der Vernetzung (gerade bei Tetraederelementen) dass die Seitenlängen ungefähr gleich groß sein sollten. Je "gleichseitiger" das Dreieck um so genauer das Ergebnis. Wenn man beispielsweise ein 2mm starkes Blech mit 20mm großen TE Elementen vernetzt, so leidet die Ergebnisqualität erheblich und das ganze System wird viel steifer als es in Wirklichkeit ist.

Hab nochmal n bisse rumprobiert ... es scheint keinen solchen Sensor zu geben.
Bleibt aus meiner Sicht nur die Möglichkeit von Hand zu rechnen ... n bisse Sinus und Cosinus, dann sollte das doch berechenbar sein, oder?

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@Daedalus:

Ja ist kein Problem! Danke!

mfg

Josef

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Mir ist noch ne Möglichkeit eingefallen die Berechnung mit Excel wirklich zu automatisieren.
Es reicht ja vermutlich, wenn du an einer Kante den oberen und unteren Kantenendpunkt bestimmst und die Verschiebungen in die Berechnung einfließen lässt.

Damit du das Netz auch ändern kannst und trotzdem einfach nur Ergebnisse aus CATIA nach Excel exportieren musst um die Berechnung zu aktualisieren.
Dazu gehst du wie folgt vor:

Im 3D Modell ziehst du eine Linie entlang der Kante mit den Endpunkten der Kante.

In den Advanced Meshing Tools erstellst du entlang dieser Linie ein Beamelement welches nur aus einem Element besteht. Dabei musst du die Knoten des 3D Netzes mergen. (Automatischer Netzfang oder so lautet die Funktion).

Jetzt weist du dem BEAM Element einfach eine gaaaannnnzzzz kleine Geometrie und einen niedrigen E-Modul zu. So wird die Berechnung nicht verfälscht.

Nach der Berechnung erstellst du ein Bild, welches nur die Verschiebungen des BEAM Elementes enthält. Diese exportierst du nach Excel.

Die Kontenzuordnung bleibt dann jedes mal die selbe und du musst dir nicht mehr manuell die Knotenverschiebungen heraus suchen.

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Hallo

@Josef:

Bei der Frage Schalenelement ja oder nein kommt es nicht auf die absolute Bauteildicke an sondern auf das Verhaeltnis von Bauteildicke zu den anderen Dimensionen des Teils (Breite und Laenge).

Im Flugzeugbau sind z.B. für Beplankungen 1-2 mm Alu ueblich waehrend die Beplankung bei Schiffsplatten mehere Zentimeter dick sind. Dennoch verwendet man in beiden Fällen Schalenelemente fuer die FEM-Berechnung weil die Plattenbreite und -laenge sehr viel groesser als die Plattendicke ist.

Biegetraeger sind ueberlichweise relativ lang gegenueber dem Profilquerschnitt. Ich wuerde daher eventuell doch weiter bei Deinem Problem in Richtung Schalenelemente denken.

Falls Du weiter "Nicht-Schalenelemente" verwenden willst: Den Ausführungen von Daedalus bzgl. möeglichst gleichen Abmessungen der Tetraederelemente in allen drei Dimensionen im unverformten Zustand kann ich nur voll zustimmen.

Gruss

Andrea.

Buchtipp: O.C. Zienkiewicz + R.L. Taylor
          "The finite Element Method" - Band 1

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FEM-Manuskript_S37.pdf

Hallo,

so sollte es gehen:
Verformungssensor erzeugen und Verschiebung über den Radius mittels Formel in Winkel umrechnen (vgl. Anlage). Ggf. ein lokales Achsensystem im gewünschten Drehpunkt erzeugen. Eventuell auch mit 2 Verformungssensoren arbeiten und Verformungsdifferenz in Winkel umrechnen.
MfG
kle

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kle

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Also wenn ich den Winkel einer Fläche oder Kante eines Bauteil ermitteln will, generiere ich eine "Starre Verbindung" zwischen dieser
Bauteilgeometrie und einem freien Knoten. Auf diesen Knoten lege ich
eine Sensor und stelle ihn auf Rotationsvektor und schon hat man den
Winkel. Geht aber nur mit Bauteilgeometrie, einzelne Knoten geht nicht.

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FEM-Drehwinkel_bewvirtTeil_Rotvektor.pdf

Hallo,

bhd hat natürlich Recht. Es geht als weitere Variante auch mit einem virtuellen Teil und einem Punkt als Steuerroutine. Auf diesen Punkt Lokalen Sensor Rotationsvektor  (Zylinderkoordinaten, benutzerdef. Achsensystem). 

Aber eine starre Verbindung oder ein starres virtuelles Teil würde ich in der Regel nicht wählen, weil dadurch die Geometrie versteift wird. Mit beweglichen virtuellen Teilen (Anlage) bzw. beweglichen Verbindungen wird die elastische Verformung der Referenzfläche näherungsweise berücksichtigt.

MfG
kle

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kle

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