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Bild1.JPG Bild2.JPG

Hallo Forum,

ich bräuchte Hilfe von erfahrenen Pro/M-Nutzern.
Ich habe folgende Modelle gerechnet, deren Modellierungen  IMHO in Ordnung sein müssten: 
Modell 1: Eine große Balkenstruktur aus Schalenelementen
Modell 2: Die gleiche Balkenstruktur angenähert mit Balkenelementen
Anschliessend wurden Teilmodelle der gesamten Balkenstruktur erstellt.
Modell 3: Teilmodell von Modell 1 aus Balkenelementen
Modell 4: Teilmodell von Modell 2 aus Schalenelementen
Aus Modell 2 habe ich an den Schnittstellen mit dem Teilmodell die Balkenresultierenden Kräfte/Momente bestimmt, sowie die Verdrehungen und Verschiebungen. Diese wurden als neue Randbedingungen zunächst auf das Modell 3 aufgetragen. Ergebnis: s. Bild 1 (Ausschnitt der Stelle in Modell 2: links; Verschiebungen als RB: mitte; Balkenresultierende als RB: rechts)
Nachdem damit die Richtigkeit der Schnittlasten gezeigt ist, habe ich sie auf Modell 4 aufgebracht, mit folgenden Optionen:
Schnittlasten als TLAP (Gesamtlast auf Punkt) (Option 1)
Verschiebungen/Rotationen auf einen Punkt, der mit Rigid-Elementen an die gesamte Schnittfläche gekoppelt ist. (Option 2)
Bild 2 zeigt nun die Ergebnisse dieser Rechnung (aufgebaut analog zu Bild 1)
Man erkennt, dass die Spannungen bei Option 1 um 20-30 % über dem Referenzmodell liegen, bei Option 2 20-30 % unterhalb. Qualitativ zeigen alle 3 Modelle das selbe Verhalten.
Auch wenn diese Abweichungen im Zuge der Modellbildung relativ gering sind hätte ich 3 Fragen:
1. Habt ihr eine Erklärung für die Abweichungen in Höhe und v.a. Richtung (nach oben oder nach unten) und kann man daraus eine Regel ableiten (Option 1 immer 20 -5 zu hoch oder so....)
2. Nachdem einige von euch diese Art der Modellierung verwenden seht ihr in einer der beiden Varianten besondere Vorteile gegenüber der anderen?
3. Entsprechen meine Ergebnisse auch euren Beobachtungen/Erfahrungen?

Herzlichen Dank schon mal.

Sonnige Grüße aus Erlangen

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Gruß

Andi

[Diese Nachricht wurde von F.Ruth am 12. Okt. 2006 editiert.]

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Hallo Andi,

die beiden Modellierungen ( Tlap und Rigid Connection) bilden jeweils unterschiedliche physikalische Gegebenheite ab. Wenn du die Tlap an den Schnittufern verwendest, ist die Schnittstelle sehr weich und kann sich frei verformen. Verwendest Du Rigid Connections ist sie unendlich steif, da sich die Kanten wie ein Starrkörper verhalten. Deshalb sind auch die Spannungen bei Tlap höher als bei RC. Die Wahrheit liegt wie immer zwischen den beiden Modellierungen. Wenn Du es genau wissen willst, musst Du die gesamte Konstruktion rechnen. Als konservative Abschätzung reicht die Tlap Methode. Die RC Methode liefert zu niedrige Spannungen.

Gruss

Christian

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Gruss

Dr. Christian Imiela
SMS-Demag
Strukturanalysen

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Hallo Christian,

ich steh grad auf dem Schlauch. Warum Sind die Spannungen bei der "weichen" Modellierung mit TLAP höher als bei er steifen mit RC? Ich würde das eher umgekehrt sehen, da Steife Einspannung Verformung verhindert und dadurch zusätzliche Spannungen induziert. Wo liegt mein Denkfehler?

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Gruß

Andi

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Vergleich_Tlap_RC.jpg

Hallo Andi,

anbei ein kleines Bild zur Erläuterung, dass sagt vielleicht mehr als Worte. Das Modell ist ein Kragträger mit Kastenquerschnitt, einmal am ende mit einer Tlap auf den Mittelpunkt und einmal wird der Mittelpunkt mittels RC an die Kanten gepinnt und die Last auf den Punkt aufgebracht.

Gruss

Christian

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Gruss

Dr. Christian Imiela
SMS-Demag
Strukturanalysen

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Bild3.JPG

Hallo Christian,

Meine Berechnungen geben da leider andere Ergebnisse.
Bild Links: Verschliebungsrandbedingungen mit RCs
Bild mitte: Schnittkräfte mit TLAP
Bild rechts: Schnittkräfte auf Punkt aufgebracht, den Punkt mit RC an die Schnittfläche geklebt.

Das Verformungsverhalten der Querschnitte bei TLAP wird deutlich. Die Spannung in der Mitte jedoch ist bei bild mitte und rechts gleich hoch, während sie links deutlich geringer ist. Falls es also an der "Weichheit" des Querschnittes läge, sollte doch auch bei Bild rechts die Spannung herunter gehen, oder?  Die Spannung an den verformten Querschnitten in Bild mitte ist auch hoch. Singularitäten sollten hier jedoch keine Rolle spielen, da Linienlasten auf Schalen ok sind.
Was sagst du dazu?

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Gruß

Andi

[Diese Nachricht wurde von F.Ruth am 12. Okt. 2006 editiert.]

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Hallo,

Bin mit meiiner Verständnis etwas weiter vorgedrungen.
Deiner Argumentation, warum beim Aufbringung der Verdrehung mit RC die Spannung zu niedrig ist schliess ich mich an. Spannungen die aus einer Verformung des Querschnittes beruhen können dadurch nicht abgebildet werden.

Dass die Verwendung einer RC in Verbindung mit der Aufbringung der Schnittlasten nicht zu einer Abnahme der Spannungen (vgl. mit TLAP) führt, erklärt sich meiner Meinung nach damit, dass die Schnittlasten in einem Balkenmodell von einer Querschnitsverwölbung unabhängig berechnet werden, und diese mögliche Verwölbung daher automatisch mit berücksichtigen.

Warum die TLAP Option eine deutlich zu hohe Spannung ergibt ist mir aber noch nicht klar. Dein Argument, dass sich die Struktur an der Schnittstelle frei verformen kann ist zwar klar, jedoch denke ich dass dies in der Größe der Schnittkräfte implizit berücksichtigt sein müsste. Schließlich ergeben sie sich an den erstellten Schnittufern in einem Balkenmodell unter der Berücksichtigung beider angrenzender Elementsteifigkeiten. Ich hoffe du verstehst mein Argument, da ich nicht so genau weiss wie ich das erklären soll...

Oder liegt der Punkt darin, dass in einem reinen Balkenmodell eine Querschnittsverwölbung gar nicht möglich ist (Nach Euler Bernoulli, wobei ich nicht genau weiss ob der Timoshenko-Balken, den Pro/M verwendet ebenfalls auf der These der ebenen Querschnitte aufbaut), und daher in den Schnittreaktionskräften auch ein "Wiederstand gegen Verwölbung" nicht enthalten ist. Damit könnten sie, so sie aus einem Balkenmodell ermittelt werden nur wieder auf ein Balkenmodell übertragen werden.
Würde heissen, die Schnittreaktionen "enthalten" zwar die Wiederstandsanteile gegen Verschiebung und Verdrehung des betrachteten Querschnittes, nicht aber die gegen Verwölbung, da diese in der Balkentheorie nicht existieren. Bei der Übertragung der Schnittkräfte auf ein Schalenmodell fehlt dann sozusagen der Wiederstandsanteil des im Teilmodell nicht mehr vorhandenen Schnittufers.
Kannst du mein KAuderwelsch nachvollziehen? Ist es das, was du mir mit der freien Verformung sagen wolltest?

Danke auf jeden.

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Gruß

Andi

[Diese Nachricht wurde von F.Ruth am 12. Okt. 2006 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von F.Ruth am 13. Okt. 2006 editiert.]

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