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Lastfälle einer Anhängerkupplung. Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges WS 03/04. Gliederung. Modellierung in Solid Edge Operationen in Ansys Materialparameter Symmetrien Festhaltungen Lastfälle Elementtypen Vernetzung Ergebnisse. Modellierung in Solid Edge.

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Presentation Transcript
lastf lle einer anh ngerkupplung

Lastfälle einer Anhängerkupplung

Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

WS 03/04

gliederung
Gliederung
  • Modellierung in Solid Edge
  • Operationen in Ansys
    • Materialparameter
    • Symmetrien
    • Festhaltungen
    • Lastfälle
    • Elementtypen
    • Vernetzung
  • Ergebnisse

Lastfälle einer Anhängerkupplung

Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

modellierung in solid edge
Modellierung in Solid Edge

Lastfälle einer Anhängerkupplung

Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

randbedingungen
Vorgaben des Herstellers

Zul. Anhängelast 2000 kg

D-Wert: 9,81 kN

Zul. Stützlast 85 kg

Materialparameter

Stahl z.B. St 52

E-Modul: 200 GPa

Querkontraktionszahl 0,3

Zugfestigkeit 520 Mpa

Streckgrenze 300 MPa

Randbedingungen

Lastfälle einer Anhängerkupplung

Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

symmetrien und festhaltungen
Symmetrien und Festhaltungen
  • Modell zur Hälfte modelliert
  • Lasten halbieren sich
  • Alle DOF festgehalten

Lastfälle einer Anhängerkupplung

Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

elementtypen und vernetzung
Elementtypen und Vernetzung
  • Volumenelemente des Typs „solid92“ mit 10 Knoten
  • Feinere Vernetzung im Bereich der Biegung

Lastfälle einer Anhängerkupplung

Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

lastf lle
Lastfälle
  • Fall 1: Stützlast
    • Maximale Stützlast bei 85 kg
    • Überlast mit 170 kg
    • Beaufschlagung auf oberes viertel der Kupplungskugel
    • A = ¼ 4pr2

Lastfälle einer Anhängerkupplung

Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

lastf lle8
Lastfälle
  • Fall 2: Anfahrt des Gespanns
    • D-Wert: 9,81  2000kg Anhängelast
    • Überlast 4000 kg  D-Wert: 13,08 kN
    • Modellierung zweier Flächen
    • A = 217 mm2
    • Druck auf Fläche: P = 11,32 bzw. 15,08 N/mm2

Lastfälle einer Anhängerkupplung

Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

lastf lle9
Lastfälle
  • Fall 3: Bremsmanöver des Gespanns
    • Gleiche Parameter wie bei Fall 2
    • Beaufschlagung auf gegenüberliegende Fläche

Lastfälle einer Anhängerkupplung

Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

ergebnisse und diskussion
Hauptbelastung in y-Richtung

Spannung sy an Biegung am höchsten

51 MPa

svon Mises: 56 MPa

Fall 1: Stützlast: 85kg

Ergebnisse und Diskussion

Lastfälle einer Anhängerkupplung

Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

ergebnisse und diskussion11
Hauptbelastung in y-Richtung

Spannung sy an Biegung am höchsten

100 MPa

svon Mises: 110 MPa

Fall 1: Stützlast: 170kg

Ergebnisse und Diskussion

Lastfälle einer Anhängerkupplung

Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

ergebnisse und diskussion12
Hauptbelastung in x-Richtung

Spannung sx an Biegung am höchsten

347 MPa

svonMises: 313 MPa

Fall 2: Anfahrt bei Normallast

Ergebnisse und Diskussion

Lastfälle einer Anhängerkupplung

Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

ergebnisse und diskussion13
Hauptbelastung in x-Richtung

Spannung sx an Biegung am höchsten

487 MPa

Starke Knickgefahr da Spannungen über Streckgrenze

svonMises: 440 MPa

Fall 2: Anfahrt bei Überlast

Ergebnisse und Diskussion

Lastfälle einer Anhängerkupplung

Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

ergebnisse und diskussion14
Hauptspannungen in x-Richtung

Druckspannung in Biegung sx am höchsten: 347 MPa

Spannung sx an Unterseite relativ gering

161 MPa

svonMises: 313 MPa

Fall 3: Bremsmanöver bei Normallast

Ergebnisse und Diskussion

Lastfälle einer Anhängerkupplung

Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

ergebnisse und diskussion15
Spannungen in x-Richtung am höchsten

Zugspannung sx an Unterseite relativ gering

227 MPa

Hohe Spannung verteilen sich auf Fläche

Druckspannung in Biegung sx: 487 MPa

svonMises: 440 MPa

Knickgefahr im Bereich der Biegung, und über Streckgrenze

Fall 3: Bremsmanöver bei Überlast

Ergebnisse und Diskussion

Lastfälle einer Anhängerkupplung

Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

zusammenfassung
Zusammenfassung
  • Werden die Vorgaben des Herstellers eingehalten, besteht keine Gefahr eines Bauteilversagens
  • Spannungen bei Anfahrt und Bremsen deutlich größer als reine Stützlast
  • Maximal auftretende Spannung im Normallastfall lokal an Streckgrenze
    • ungenügend feinen Vernetzung des Modells?
  • Im Überlastfall Spannungen >> Streckgrenze
    • Besonders hohe Zugspannung in Biegung bei Anfahren und Bremsen
    • Starke Knickgefahr in diesem Bereich

Lastfälle einer Anhängerkupplung

Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

vielen dank f r ihre aufmerksamkeit
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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