---

Guten Tag zusammen,

ich versuche momentan durch eine FEM-Analyse herauszufinden wie lang ein beidseitig eingespannter, 5cm breiter und 0,118mm dicker, Papierstreifen sein kann, um eine maximale Durchbiegung von 0,5cm aufzuweisen.

Die von mir verwendeten mechanischen Eigenschaften von Papier sind folgende:
E-Modul: 5,59GPA
Poissonsche Zahl: 0,1
Schubmodul: 1400MPa
Dichte: 800 Kg/m^3
Streckspannung: 45MPa
Zugfestigkeit: 65MPa
Diese Werte sind einer (recht anstrengenden) Internetrecherche entsprungen und falls jemand von Ihnen verlässlichere Werte hat wäre ich an dieser Stelle schon sehr dankbar, wenn er mir diese zur Verfügung stellen würde 

Ich wollte zu Testzwecken mit einem 1m langen Streifen anfangen. Diesen habe ich in der Studie dann in einen dünnen Körper umgewandelt und beidseitig mit einem Festlager versehen. Als Angreifende Kraft habe ich ausschließlich die Schwerkraft verwendet.
Bei der Simulation kam dann heraus, dass die maximale Durchbiegung ~3m beträgt. Ich nahm zuerst an, dass es sich um einen Fehler meinerseits in Hinblick auf die Materialparameter handelt. Ein Wechsel zu einem Material aus der Inventor Materialbibliothek brachte jedoch leider auch keine Nennenswerten Änderungen bei der Durchbiegung.
Ich habe des weiteren Versucht ein Lager in ein Loslager umzuwandeln und an dieser Stelle eine Kraft (entsprechend der Reißfestigkeit) angreifen zu lassen, habe jedoch auch hierbei keine "vernünftigen" Ergebnisse erreichen können (Externes Kraftmoment und Reibungslose Lagerung).

Meine Frage ist nun ob diese Art der Berechnung Grundsätzlich problematisch ist, da es sich um ein sehr dünnes Material handelt, oder ob ich grundlegende Fehler im Umgang mit Inventor gemacht habe und diese Problemstellung mit Inventor lösbar sein sollte.

Im voraus schon einmal herzlichen Dank für Ihre Antworten,

Chris

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Zitat:

---

Original erstellt von SmLY:
Ich wollte zu Testzwecken mit einem 1m langen Streifen anfangen.

---

1m. 
Du hast aber schon mal Papier in echt in der Hand gehabt? 

Dass bei 1m Spannweite 3m Duchbiegung rauskommt, erscheint mir realistisch.
Die Inventor FEA ist nur einstufig, eine Verlängerung infolge des Durchbiegens wird nicht berechnet.

Versuch mal 1 dm Länge. Ich glaube, dass dann 3 mm rauskommt. 

------------------
Roland  
www.Das-Entwicklungsbuero.de

It's not the hammer - it's the way you hit!

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Ich würde sagen, dass das FEM von IV grundsätzlich nicht geeignet ist so eine Aufgabe zu simulieren.
Einer der Gründe ist, dass Papier ein Faserwerkstoff ist der in den Hauptrichtungen unterschiedliche Materialwerte hat - IV kann aber nur isotrope Materialien.
Ein weiterer Grund, dass die Verformung im Verhältnis zur Materialstärke sehr groß ist, und da kommt jede Menge Unsinn raus (Begründung siehe Roland).

------------------
mfg - Leo

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Guten Morgen,

Zitat:

---

Du hast aber schon mal Papier in echt in der Hand gehabt? 

---

Das dachte ich bis jetzt immer, aber scheinbar hab ich bis jetzt nur etwas Papierähnliches benutzt...
Entweder habe ich einen eklatanten Mangel was die Interpretation der FEM-Ergebnisse angeht oder wir verwenden doch sehr unterschiedliches Papier.

Zitat:

---

Die Inventor FEA ist nur einstufig, eine Verlängerung infolge des Durchbiegens wird nicht berechnet.

---

Und da ist auch schon der Mangel. Ich habe die Ergebnisse so interpretiert, dass mein 1m langer Papierstreifen mit einer maximalen Durchbiegung von 3m sich um etwa 5m gedehnt hat, was nicht mit meiner Erfahrung  in Bezug auf Papier in Einklang gebracht werden konnte 

Aber wenn eine Verlängerung nicht berechnet wird (was ja in Bezug auf Papier auch in Ordnung ist, da Papier nicht allzu dehnbar ist), wie sind diese 3m dann zu interpretieren?
Gibt es eine Möglichkeit mit Inventor meine Ausgangsfrage zu beantworten?
Ich werde im Laufe des Tages versuchen diese Frage per Hand zu lösen, hätte aber trotztdem gerne gewusst ob es prinzipiell mit der FEM-Analyse von Inventor möglich ist.

Lieben Gruß

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Inventor fem rechnet nur linear.

Kuckste hier mal:

http://www.cae-wiki.info/wikiplus/index.php/Geometrienichtlinearit%C3%A4t

Deine aufgabenstellung verhält sich geometrisch nichtlinear, da große verformung (relativ zur papierdicke) und spannungsverteifung durch beidseitige feste lagerung oder vorspannung.

Bin man gespannt, was bei der handrechnung rauskommt. Die handrechnung wirste ja wohl auch linear machen. 

Nichtlinear geht mit Nastran, fallste ne aktuelle collection hast, da is es dabei.

https://www.autodesk.de/products/nastran-in-cad/overview

------------------
himmelblau

[Diese Nachricht wurde von himmelblau am 24. Apr. 2018 editiert.]

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Herzlichen Dank für diesen Link. Durchaus interessant und aufschlussreich 

Dann werde ich mir auf das im Artikel verwiesene Buch "Nichtlineare Finite-Elemente-Berechnung - Kontakt, Geometrie, Material" mal zulegen und dann hoffentlich einen Ansatz finden 

Zitat:

---

Bin man gespannt, was bei der handrechnung rauskommt. Die handrechnung wirste ja wohl auch linear machen.

---

Quatsch, so ein paar kleine Matrizen können mich doch nicht davon abhalten das per Hand zu rechnen :D

Zitat:

---

Nichtlinear geht mit Nastran, fallste ne aktuelle collection hast, da is es dabei.

---

Werde ich überprüfen, danke für den Hinweis 

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Ich würde das erst einmal zu Fuß mit den Formeln aus der Technischen Mechanik ausrechnen.
Sind ja einfache geometrische Verhältnisse; da brauchst Du noch kein FEM.
Die Zahlenwerte etwas variieren, parallel dazu Experimente machen, dann kriegst Du ein Gefühl dafür.

------------------
Gert Dieter 

Nobody is perfect.
My name is Nobody.

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Zitat:

---

Ich würde das erst einmal zu Fuß mit den Formeln aus der Technischen Mechanik ausrechnen.

---

Das werde ich mit Laufe des Tages einmal angehen.
Einmal den beidseitig eingespannten Träger und einmal mit horizontaler Kraft.

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

In der Annahme dass der Papierstreifen über die dünne Seite (also flach liegend) eingebaut werden soll, würde ich das eher nach der Kettenformel rechnen (Seildurchhang).

------------------
mfg - Leo

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Danke für den Hinweis.
Die Formel ist mir nicht bekannt, ich werde mich einlesen, berechnen und dann die Ergebnisse hier alle mal zum Vergleich einstellen 

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Die mathematischen Vorgänge die Leo beschreibt sind schon richtig, nur, wie auch schon angesprochen, entscheidet auch die Zusammensetzung des Papiers als auch die Herstellung desselben über ein halbwegs vernünftiges Ergebnis. (Verkompliziert wie von dir angesprochen auch die Recherche im Internet)

Mein Cousin hat im Bereich Papierherstellung (heute Steinbeiß - Glückstadt) gelernt und auch studiert, heute im weltweitem Vertrieb unterwegs. Kann mich nicht erinnern in über 40 Jahren mit ihm mal über den Durchhang von Papieren in der Herstellung oder Verarbeitung gesprochen zu haben... da dieser grundsätzlich im dynamischen Bereich liegt...

Hier würde ich eher wie Leo vorschlägt von Hand berechnen, oder eben per Versuch mit einem Messaufbau.

------------------
Inventor 2017

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Edit: Löschung Doppelpost
------------------
Inventor 2017

[Diese Nachricht wurde von Peterek am 24. Apr. 2018 editiert.]

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Papier_297_Schale_Flachenkraft_50N_x-achse.jpg Papier_1000_schale_flachenkraft_100N_x-achse.jpg Papier_1000_schale_flachenkraft_100N_z-achse.jpg

Zitat:

---

Kann mich nicht erinnern in über 40 Jahren mit ihm mal über den Durchhang von Papieren in der Herstellung oder Verarbeitung gesprochen zu haben... da dieser grundsätzlich im dynamischen Bereich liegt...

---

Genau das ist das Problem, mit dem ich aktuell konfrontiert bin. Es ist nunmal auch für fast keine Anwendung von Bedeutung, deshalb gestaltet sich die Suche auch als so problematisch.

Ich muss gestehen, dass das austesten einer neuen Software mich heute mehr gereizt hat als die Berechnungen von Hand, weshalb ich mich bis jetzt mit Nastran auseinandergesetzt habe und auch mE vorzeigbare Resultate bekomme   

Ich habe, euren Anregungen folgend, zuerst mit einem kürzeren Papierstreifen begonnen. Das DIN A4 Format erschien mir passend, deshalb sind es 297mm geworden.

Ich habe mich durch die (sehr schön gestalteten) Erklärungen von Autodesk selbst durchgeklickt, mein Papier als Schalenmodell mit einer Dicke von 0,118mm angelegt und die Randbedingungen festgelegt.
Als Kraft habe ich die Schwerkraft, sowie im zweiten Schritt eine Flächenkraft angenommen.
Die Screenshots befinden sich im Anhang, eine schriftliche Auflistung folgt:

länge 297mm, beidseitig eingespannt, Schwerkraft:
Längsdehnung: -
Durchbiegung: 0,092mm

länge 297mm, einseitig eingespannt, 50N an Stirnfläche:
Längsdehnung: 0,004mm
Durchbiegung: 0,018mm

länge 1000mm, beidseitig eingespannt, Schwerkraft:
Längsdehnung: -
Durchbiegung: 1,235mm

länge 1000mm, einseitig eingespannt, 50N an Stirnfläche:
Längsdehnung: 0,006mm
Durchbiegung: 0,213mm

länge 1000mm, einseitig eingespannt, 100N an Stirnfläche:
Längsdehnung: 0,013mm
Durchbiegung: 0,111mm

Da ich ja eigentlich weniger an den Werten der Kraft interessiert bin und mehr an der maximalen Durchbiegung und Dehnung, stellt sich mir die Frage, ob es möglich ist das Programm anders herum arbeiten zu lassen, indem ich Randbedingungen für die Durchbiegung und Dehnung definiere und Nastran für mich die erforderliche Kraft ausrechnet?

Bis hierhin schon einmal vielen Dank für die sehr hilfreichen Tipps und Anregungen!

Die Anzahl der Anhänge ist begrenzt, deshalb eine zufällige Auswahl an Screenshots.

[Diese Nachricht wurde von SmLY am 24. Apr. 2018 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von SmLY am 24. Apr. 2018 editiert.]

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Eine Frage habe ich noch,
ist es die Regel, dass Autodesk andauernd abstürzt bei der Verwendung von Nastran?
Ich habe in den letzten 2 Stunden bestimmt 30 Absturzberichte gesendet -.-"

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Es wird hier nicht so viele Nastran in-CAD Anwender geben, fürchte ich.
Aber Abstürze sollten keinesfalls sein, und Adesk ist da wirklich sehr dahinter.
Mit guter Wahrscheinlichkeit wird sie jemand bei Dir melden (mal angenommen Du hast Deine Mailadresse mit übermittelt) und nähere Informationen erbitten, oder gleich einen Lösungsvorschlag anbieten.

Was Du jedenfalls tun bzw. probieren solltest:
- sicherstellen dass Windows und das IV-Paket auf dem neuesten Stand sind
- empfohlenen und Windows-zertifizierten Grafiktreiber verwenden
- mal probeweise auf Softwaregrafik umschalten

------------------
mfg - Leo

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

@SmLY:
Willkommen bei CAD.DE und AUGCE!   
Vier wichtige Links für den problemlosen Einstieg:
Richtig Fragen - Nettiquette - Suchfunktion - System-Info

Zitat:

---

Original erstellt von SmLY:
... ist es die Regel, dass Autodesk andauernd abstürzt bei der Verwendung von Nastran? ...

---

Nun ja, Autodesk stürzt nicht gleich ab.   Sehr häufig stürzt aber Inventor ab, wenn Nastran In-CAD 2018.2 installiert ist und das Hotfix 1 dazu fehlt:

https://forums.autodesk.com/t5/nastran-in-cad-forum/nastran-in-cad-2018-2-unstable/td-p/7675289

Den Hotfix gibt es als Anhang zu diesem Beitrag:

https://forums.autodesk.com/t5/nastran-in-cad-forum/nastran-in-cad-2018-2-hotfix-1-is-now-available/m-p/7829721

Zitat:

---

Original erstellt von SmLY:
... mE vorzeigbare Resultate ... Die Screenshots befinden sich im Anhang, eine schriftliche Auflistung folgt ...

---

Oh ha, böse Falle! Die Screenshots zeigen nicht die Endergebnisse sondern die Iterationsergebnisse nach dem ersten Intervall. Man beachte den Hinweis "INCR 1, LOAD=0,...". Die Last wurde bei diesen Ergebnissen also erst jeweils zu einem kleinen Bruchteil aufgebracht! Für das Endergebnis ist auf das letzte Increment mit Last=1 umzuschalten.

Dann sollte noch beachtet werden, dass die Vorspannung in einem eigenen Subcase vor der Belastung aufgebracht werden muss.

Zitat:

---

Original erstellt von SmLY:
... es möglich ist das Programm anders herum arbeiten zu lassen, indem ich Randbedingungen für die Durchbiegung und Dehnung definiere und Nastran für mich die erforderliche Kraft ausrechnet ...

---

Ja, das ist möglich. Hierzu gibt es die Belastung "Erzwungene Bewegung". Diese Last verschiebt eine gegebene Lagerung. Die gesuchte Kraft ist dann die SPC Reaktion in dieser Lagerung. Ein passendes Tutorial dazu gibt es hier:

http://help.autodesk.com/view/NINCAD/2018/DEU/?guid=GUID-931D261B-26D0-4D19-AA59-CD02C48A2F8A

Dort lernt man dann auch gleich, wie man eine nichtlineare Analyse über zwei Subcases aufbaut und dass man symmetrische Lastfälle als Teilmodell betrachten kann.

------------------
Michael Puschner
Autodesk Inventor Certified Expert
Autodesk Inventor Certified Professional
Mensch und Maschine Scholle GmbH

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Zwar für Wellpappe aber zeigt den Weg ...:

https://www.ptspaper.de/fileadmin/PTS/PTSPAPER/01_Ueber_uns/Dokumente/Veroeffentlichungen/2015_WPN_Planlage_Teil2_4_2015.pdf

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

@Michael Puschner

Zitat:

---

Sehr häufig stürzt aber Inventor ab, wenn Nastran In-CAD 2018.2 installiert ist und das Hotfix 1 dazu fehlt:

---

Wunderbar :) das macht es nun doch deutlich entspannter, wenn man nicht mit der ewigen Angst vor einem Absturz lebt.

Zitat:

---

Oh ha, böse Falle! Die Screenshots zeigen nicht die Endergebnisse sondern die Iterationsergebnisse nach dem ersten Intervall. Man beachte den Hinweis "INCR 1, LOAD=0,...". Die Last wurde bei diesen Ergebnissen also erst jeweils zu einem kleinen Bruchteil aufgebracht! Für das Endergebnis ist auf das letzte Increment mit Last=1 umzuschalten.

---

   herzlichen Dank für diesen Hinweis!
Bei der Umstellung vDes Verformungsfaktors von "Prozent" auf "Tatsächlich" wechselt Nastran scheinbar auf das erste Iterationsintervall.

Zitat:

---

Ja, das ist möglich. Hierzu gibt es die Belastung "Erzwungene Bewegung".

---

Danke! Auch für die direkte Verlinkung zum Tutorial   

@Alex
Auch Ihnen herzlichen Dank für den Artikel  

------------------
Lieben Gruß
Chris

[Diese Nachricht wurde von SmLY am 25. Apr. 2018 editiert.]

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP