Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket Problemdefinition Variante 1 :...
-
Upload
ahlf-wuensche -
Category
Documents
-
view
223 -
download
4
Transcript of Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket Problemdefinition Variante 1 :...
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Problemdefinition
Variante 1 : Steifigkeitsuntersuchung
Variante 2 : Steifigkeitsuntersuchung
Variante 3: Verbesserung der kritischen Stellen
Optimierung basierend auf Variante 1
Validation der optimalen Bracket
Anhang
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Problemdefinition: Topologie- Optimierung einer Schaltkabel- Bracket.
Vorhanden sind:
Variante 1: Variante 1 : Ausgangsgewicht: 104 g.
Variante 2: Variante 1 mit zusätzlichen Rippen - Ausgangsgewicht: 124 g.
aus dem zugeschickten CAE Report – Referenz :
Umgebungstemperatur: 150 °C
Material: PA66 (35% GF) : E- Modul: 2800 MPa, Nu=0.35, Dichte: 1.41 g/cm³
Zulässige Spannung: 70 MPa
Elemente. Solid10
Anzahl der Elemente: > 23000 – Knoten Anzahl: > 45000
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Variante 1 : Ausgangsgewicht:139 g. ( wegen dem 3 mm netz: normaleweise:132g)
Umgebungstemperatur: 150 °C
Material: PA66 (35% GF) : E- Modul: 2800 MPa, Nu=0.35, Dichte: 1.41 g/cm³
Elemente. Solid10
Anzahl der Elemente: 25240 – Knoten Anzahl: 50461
Element- kanten länge: 3 mm
Variante 1
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Variante 1
Zwei Lastenfällen wurden betrachtet, jeder mit 1000 N Beanspruchung.
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Variante 1Lastfall 1
Verschiebung- Maximale Verschiebung: 4.1 mm
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Variante 1Lastfall 1
Vergleichsspannung von Mises- Maximale Spannung: 57.97 MPa
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Variante 1Lastfall 2
Verschiebung- Maximale Verschiebung: 6.9 mm
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Lastfall 2Variante 1
Vergleichsspannung von Mises- Maximale Spannung: 81.22 MPa
Zwei kritische Stellen
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Variante 1Ergebnisbewertung
Die Variante 1 besteht der ersten Lastfall mit einer maximalen Vergleichspannung von 57.97 MPa < 70, und einer maximalen Verschiebung von: 4.1 mm
Die Anforderungen an der Variante 1 wurden bei der Lastfall 2 wegen zwei kritischer Stellen nicht erfühlt. Es tritt eine Verschiebung von 6.9 mm und eine Spannung von 81.22 MPa. > 70 MPa.
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Variante 2 : Variante 1 mit zusätzlichen Rippen: Ausgangsgewicht: 159 g.
Umgebungstemperatur: 150 °C
Material: PA66 (35% GF) : E- Modul: 2800 MPa, Nu=0.35, Dichte: 1.41 g/cm³
Elemente. Solid10
Anzahl der Elemente: 752884 – Knoten Anzahl: 179564
Variante 2
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Variante 2
Zwei Lastenfällen wurden betrachtet, jeder mit 1000 N Beanspruchung.
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Variante 2Lastfall 1
Verschiebung- Maximale Verschiebung: 3.06 mm
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Variante 2Lastfall 1
Vergleichsspannung von Mises- Maximale Spannung: 66.90 MPa
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Variante 2Lastfall 2
Verschiebung- Maximale Verschiebung: 2.93 mm
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Variante 2Lastfall 2
Vergleichsspannung von Mises- Maximale Spannung: 84.05 MPa
Eine kritische Stelle
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Variante 2
Die Variante 2 besteht ebenso der ersten Lastfall mit einer maximalen Vergleichspannung von 66.9 MPa < 70, und einer maximalen Verschiebung von: 3.06 mm
Die Anforderungen an der Variante 1 wurden bei der Lastfall 2 wegen einer kritischen Stellen nicht erfühlt. Es tritt eine Verschiebung von 2.93 mm und eine Spannung von 84.05 MPa. > 70 MPa.
Diese Variante löst lediglich das Problem bei der kritischen, wo die lange Rippe eingebracht wurde.
Es ist zu erwähnen dass die erste Variante war mit 3mm Kantenlänge vernetzt, die erste mit 1.5 mm- das relative grobe Netz von der Variante 1 war für die 81.22 MPa verantwortlich, ein feiner Netz der Variante 1 könnte eine Spannungswert vom über 84.05 MPa liefern.
Die Positionierung der zusätzliche Rippen am hinteren bzw. untern teil der Bracket haben keine Einfluss auf der Erhöhung der Steifigkeit an Kritischen stellen. Eine Topologie Optimierung basierend auf dieser Variante zeigt die Wichtigkeit dieser Rippen als sehr niedrig (siehe nächste Folie).
Daher wurde die Basis Variante: Variante 1 an der kritischen Stellen geometrisch geändert, als Der Ausgangszustand für die Bracket Topologie Optimierung sein.
Diese nennen wir Variante 3.
Ergebnisbewertung und Umgehensweise
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Variante 2
Diese Bilder zeigen wie unwichtig (blaue Farbe) ist die Positionierung einiger Rippen bzw. die Höchst beanspruchte Stellen bei den beiden Lastfällen
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Variante 2 : Variante 1 mit zusätzlichen Rippen: Ausgangsgewicht: 159 g.
Umgebungstemperatur: 150 °C
Material: PA66 (35% GF) : E- Modul: 2800 MPa, Nu=0.35, Dichte: 1.41 g/cm³
Elemente. Solid10
Anzahl der Elemente: 752884 – Knoten Anzahl: 179564
Variante 3
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Zwei Lastenfällen wurden betrachtet, jeder mit 1000 N Beanspruchung.
Variante 3Füllung
Rippe + Radius
Rippe
als Verbesserung der Variante 1
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Variante 3Lastfall 1
Verschiebung- Maximale Verschiebung: 4.26 mm
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Variante 3Lastfall 1
Vergleichsspannung von Mises- Maximale Spannung: 66.96 MPa
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Variante 3Lastfall 2
Verschiebung- Maximale Verschiebung: 3.27 mm
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Variante 3Lastfall 2
Vergleichsspannung von Mises- Maximale Spannung: 74.2 MPa
Eine kritische Stelle (4 MPa mehr)
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Variante 3Ergebnisbewertung
Die Variante 3 besteht der ersten Lastfall mit einer maximalen Vergleichspannung von 66.96 MPa < 70, und einer maximalen Verschiebung von: 4.26 mm
Trotz der Fühlungsänderung an einer kritischen Stelle sind die Anforderungen an der Variante 1 bei der Lastfall 2 an dieser Stellen nicht erfühlt. Es tritt eine Verschiebung von 3.27 mm und eine Spannung von 74.2 MPa. > 70 MPa.
Eine Design- Lösung für diese Stelle ist Notwendig um die 4.2 MPa zu reduzieren.
Eine Topologie Optimierung wurde trotz dieser nicht erfühlte Bedingung durchgeführt.
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Variante 3- Grob Ergebnis Topologie Optimierung
Das Bild zeigt eine grobe optimale Struktur der Schaltkabel- Bracket
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Aus der grob optimalen Struktur der Bracket wurde eine optimale Bracket gebildet:
Gewicht: 89.14 g.
( 32.46 % Gewichtsreduzierung aus Variante 1: 132 g / Variante 3: 133.8 g (-33.3%))
Umgebungstemperatur: 150 °C
Material: PA66 (35% GF) : E- Modul: 2800 MPa, Nu=0.35, Dichte: 1.41 g/cm³
Elemente. Solid10
Anzahl der Elemente: 114638 – Knoten Anzahl: 198753
Optimale Bracket
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Abweichung der optimalen Struktur von der groben Strukturoptimierungs- Ergebnis
Optimale Bracket
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Optimale Bracket
Das Bild zeigt eine grobe optimale Struktur der Schaltkabel- Bracket
Zwei Lastenfällen wurden betrachtet, jeder mit 1000 N Beanspruchung.
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Verschiebung- Maximale Verschiebung: 4.65 mm
Optimale BracketLastfall 1
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Optimale Bracket
Vergleichsspannung von Mises- Maximale Spannung: 67.8 MPa
Lastfall 1
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Optimale Bracket
Verschiebung- Maximale Verschiebung: 4.31 mm
Lastfall 2
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Lastfall 2Optimale Bracket
Kritische Stelle
Vergleichsspannung von Mises- Maximale Spannung: 78.53 MPa
Eine kritische Stelle (8.53 MPa mehr.)
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Ergebnisbewertung
Die optimale Bracket besteht der ersten Lastfall mit einer maximalen Vergleichspannung von 67.8 MPa < 70, und einer maximalen Verschiebung von: 4.65 mm
Die Anforderung an der optimale Bracket bei der Lastfall 2 an der kritischen Stelle wurde wie erwartet nicht erfühlt. Es tritt eine Verschiebung von 4.31 mm und eine Spannung von 78.53 MPa. > 70 MPa. (74.2 MPa bei dem Ausgangszustand- i.e 4.3 MPa für 33.3 % Gewichtsreduzierung)
Eine Design- Lösung für diese Stelle ist Notwendig um die 8.5 überflüssige Spannung zu beheben.
Optimale Bracket
Topologie Optimierung der Schaltkabel- Bracket
Anhang
- Igs Geometrie der grob optimierte Struktur: diese dient für einen Re-Design für die Bracket.
- FE Modell für die optimierte Bracket (um die Abweichung des Modells von der Igs Geometrie zu betrachten).
- Ansprechpartner für die Zeit: 25.04 bis 05.05:Herr Chakravarthi, Aravind, für eine neue Validation der Bracket mit einer Design Lösung zur kritischen Stelle.