Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg Berechnung eines Scherenwagenhebers in ANSYS Wahlpflichtfach Finite -...

FachhochschuleBonn-Rhein-Sieg

Berechnung eines Scherenwagenhebers in ANSYS

Wahlpflichtfach Finite - Element - Methode

Vortragender:

Sven Böckamp

Datum:

24.01.05

AngewandteNaturwissenschaften

2 O

verh

ead


Gliederung

1. Aufgabenstellung2. FE Modell

2.1 Elementtyp2.2 Elementierung2.3 Randbedingungen

3. Ergebnisse 4. Zusammenfassung

Berechnung eines Scherenwagenhebers

Sven Böckamp

3 O

verh

ead


1. Aufgabenstellung

AufgabenstellungSven Böckamp

Scherenwagenheber in ANSYS modellieren Simulieren des Belastungsverlaufs beim

Aufbringen einer Kraft von 12KN. Der Wagenheber ist bei dieser Belastung auf

eine Höhe von 200mm geöffnet

4 O

verh

ead


2. FE ModellBereich der herausgetrennt wurde

FE ModellSven Böckamp

1

XY

Z

JAN 20 200516:31:31

AREAS

TYPE NUM

Schnittflächen – Ausnutzung der Symmetrie

5 O

verh

ead


2.1 Elementtyp


1

XY

Z

JAN 21 200514:37:28

ELEMENTS

1

XY

Z

JAN 20 200516:32:33

ELEMENTS

BalkenelementeBeam 188 (Durchmesser 4mm)

SchalenelementShell 93 (Dicke 7mm)

VolumenelementeSolid 95

Gelenkarm

Spindelplatte

Andruckplatte

Verbindungsbolzen

6 O

verh

ead


2.2 Elementierung


1

XY

Z

JAN 20 200516:32:33

ELEMENTS

Coupled DOF

Ux, Uy, Uz = 0

rot x, rot z = 0Y

X

Z

Y

Z

X

Knoten: 1384Elementzahl: 340

• Bereiche mit erwartungsgemäß hoher Spannung feiner vernetzt

• Bereiche mit erwartungsgemäß niedriger Spannung gröber vernetzt

7 O

verh

ead



2.3 Randbedingungen1

XY

Z

JAN 20 200516:55:54

ELEMENTS

UROTCP F = 3000N 2,87N/mm2

Symmetrie

U-Stahl: St 37-2

Andruckplatte: St 50-2

Spindelplatte: St 60

E-Modul 205000N/mm2

Querkontraktion 0,3

8 O

verh

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ErgebnisseSven Bäckamp

4. Ergebnisse1

.028133

14.10728.187

42.26656.345

70.42484.503

98.582112.662

126.741

JAN 20 200519:40:48

NODAL SOLUTION

STEP=1SUB =1TIME=1SEQV (AVG)DMX =875744SMN =.028133SMX =126.741

1

MNMX

X

Y

Z

.028133

14.10728.187

42.26656.345

70.42484.503

98.582112.662

126.741

JAN 21 200514:10:49

NODAL SOLUTION

STEP=1SUB =1TIME=1SEQV (AVG)DMX =875744SMN =.028133SMX =126.741

In dem markierten Bereich tritt eine Spannung von 126N/mm2 auf. Die Andruckplatte wurde mit 0,2N/mm2 belastet

9 O

verh

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4. Ergebnisse


Wird die Andruckplatte höher belastet, kommt es

zu einer unzulässigen Verschiebung des Bauteils1

XY

Z

JAN 22 200513:41:43

DISPLACEMENT

STEP=1SUB =1TIME=1DMX =875872

Verschiebung

Z

X

1

XY

Z

50604

142300233997

325693417390

509086600783

692479784176

875872

JAN 22 200513:47:47

VECTOR

STEP=1SUB =1TIME=1UTOPNODE=570MIN=50604MAX=875872

10

Overh

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1

MN

MX

XY

Z

1.494

44.5987.687

130.784173.88

216.977260.074

303.171346.267

389.364

JAN 24 200511:45:41

NODAL SOLUTION

STEP=1SUB =1TIME=1SEQV (AVG)DMX =1.311SMN =1.494SMX =389.364

4. Ergebnisse


Zusätzliche Symmetrie

Wird eine zusätzliche Symmetrie aufgebracht (Simulation der Gewindespindel) kann der Wagenheber korrekt berechnet werden

Spannungsüberhöhungen kommen durch die Balkenelemente zustande

Tatsächliche Belastung im Gelenkarm

11

Overh

ead


1

XY

Z

JAN 24 200511:51:26

DISPLACEMENT

STEP=1SUB =1TIME=1DMX =1.311

4. Ergebnisse


Wird die zusätzliche Symmetrie aufgebracht kann die Gewindespindel simuliert werden

Es kommt nur noch zu einer Verschiebung in Z-Richtung

Verschiebung

Z

Gewindespindel

12

Overh

ead


Es kommt zu einer zu hohen Verschiebung im Bereich der Andruckplatte

Fehler in der Festhaltung

Änderung der Geometrie brachten keinen Erfolg

Änderung der Symmetriebedingungen brachten den Erfolg

Der gewählte Werkstoff hält eine Belastung von ca. 230N/mm2 aus

Programmierung über Textdatei sehr hilfreich und im Alltag zu empfehlen

ZusammenfassungSven Böckamp

5. Zusammenfassung

13

Overh

ead


Berechnung eines Scherenwagenhebers

Sven Böckamp

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