Nutzfahrzeugrahmen - Torsion

Alle Fragen zu: Vernetzung, Materialien, Lasten, Randbedingungen und Elementparameter /
All questions to: meshing, materials, boundary conditions and element properties

Moderatoren: ccad, mz15, auroraIco, Lehrstuhl

Antworten
Neubser412
Newbie
Beiträge: 2
Registriert: Fr 26. Feb 2016, 07:20

Nutzfahrzeugrahmen - Torsion

Beitrag von Neubser412 »

Hallo,

ich bin Neuling auf dem Gebiet FEM. Für die Vordimensionierung eines Nutzfahrzeugrahmens benötige ich die Schnittgrößenverläufe der Rahmenstruktur bei Kurvenfahrt. Dabei betrifft das den Grenzfall, das das kurveninnere Rad abhebt und somit die Last nur durch das kurvenäußere getragen wird. Dadurch entsteht Torsion. Ich hab versucht ein möglichst einfaches mechanisches Ersatzmodell für die Vordimensionierung zu finden. Dabei hab ich den Königszapfen als Festlager angenommen, evtl Nick und Wankwinkel kann ich ja zusätzlich noch ergänzen. Das Kurveninnere habe ich als Loslager angenommen. Jetzt ist die Frage wie ich das in Z88 Aurora umsetze. Per Handrechnung ist das ziemlich aufwendig. :roll: Mit der Bedienung bin ich vertraut. Ich hab einfache Skizze mal im Anhang eingefügt. Kann ich über die Struktureingabe und Balkenelemente NR.2 und evtl noch durch Mittelknoten brauchbare Ergebnisse erziehlen ? Welche Annahmen kann ich treffen wenn die Elementsteifigkeiten nicht genau bekannt sind ?

Hoffe ihr könnt mir helfen.
Dateianhänge
Z88 001.jpg
(132.27 KiB) Noch nie heruntergeladen

Benutzeravatar
SHautsch
Alumni
Beiträge: 380
Registriert: Mo 15. Apr 2013, 11:03

Re: Nutzfahrzeugrahmen - Torsion

Beitrag von SHautsch »

Hallo Neubser412,

du kannst die ganze Struktur mit Balken Nr. 2 abbilden. Die Elementparameter müssen etwa so gewählt werden, wie der Rahmen später aussehen könnte (Rundstahl, Profile, etc.) - da dieser erst dimensioniert wird, sind die exakten Abmessungen egal und können in einer weiteren Rechnung auch leicht angepasst werden.

Zum Modellaufbau: am Besten fügst du in deine Skizze direkt die Koordinaten und Elementnummern ein, dann kannst du das sehr schnell eingeben. Wichtig ist, dass du an allen Stellen mit Kräften oder Lagern sowie an interessanten Auswertepunkten Knoten setzt. Du kannst einen Balken ja in beliebig viele kleinere Balken diskretisieren, wobei das effektiv keine Steigerung der Genauigkeit bringen dürfte, sondern nur die Auswertung erleichtert.

Wo du lagerst und welche Kräfte du aufbringst, das musst du aus deiner Erfahrung, der Literatur oder mechanischen Vorüberlegungen ziehen, da können wir dir nicht helfen. Wichtig ist, dass die Struktur statisch bestimmt ist, d. h. mindestens jeder Freiheitsgrad irgendwo mal gesperrt sein muss. Statisch überbestimmt ist kein Problem, das geht.

Die Kräfte sollten unabhängig von Elementgeometrie und Materialdaten die gleichen bleiben, die Spannungen und Verschiebungen ändern sich mit der Variation dieser Parameter.

Versuch doch einfach mal ein Modell aufzubauen, mach ne Rechnung und dann kannst du die Ergebnisse hier zur Diskussion stellen - vielleicht findet sich ja ein User, der so ein ähnliches Problem schon mal gerechnet hat.

Beste Grüße,
SHautsch

Neubser412
Newbie
Beiträge: 2
Registriert: Fr 26. Feb 2016, 07:20

Re: Nutzfahrzeugrahmen - Torsion

Beitrag von Neubser412 »

Vielen Dank für die Antwort,

ich habe ein Modell aus Balken Nr.2 erstellt und mal einen Grundlastfall mit einfacher statischer Belastung durchgerechnet. Dabei kommen meiner Meinung nach vernünftige Ergebnisse raus. Bei der analytischen Rechnung habe ich laut Literatur die gesamte Struktur als Balken auf 2 Stützen angenommen. Im Bereich der Sattelkupplung ergibt das ein Biegemoment Mbx von -28 kNm. Im FEM Modell erhalte ich einen Wert von rund -12,6kNm pro Längsträger, welcher auch die Hautplast trägt. Teilt man idealisiert den analytischen Wert durch 2 LT kommt man auf 14kNm. Habe mal qualitativ den Schnittverlauf über einen LT gezeichnet.

Ich habe mal ein Bild angehängt, ist meine Vorzeichenregelung so richtig ? Also die Regelung laut technischer Mechanik in pos. Koordinatenrichtungen ? Bei FEM unterscheidet man ja nicht in pos. und neg. Schnittufer. Gibt es eine Möglichkeit die Schnittgrößen zu plotten ?

Mit freundlichen Grüßen !
Dateianhänge
Lagerung.png
(40.75 KiB) Noch nie heruntergeladen

Benutzeravatar
SHautsch
Alumni
Beiträge: 380
Registriert: Mo 15. Apr 2013, 11:03

Re: Nutzfahrzeugrahmen - Torsion

Beitrag von SHautsch »

Hallo Neubser412,

um die Schnittgrößen zu plotten, kannst du die Ergebnisse aus den Ausgabedateien auslesen und weiterverwerten.
Im Projektverzeichnis findet man:
z88o0.txt = Strukturdaten zur Kontrolle
z88o1.txt = Randbedingungen zur Kontrolle
z88o2.txt = Verschiebungsergebnisse (inkl. Rotationen, wenn FG existiert)
z88o3.txt = Spannungsergebnisse an den Gaußpunkten (Komponenten und Vergleichsspannung)
z88o4.txt = Knotenkräfte und -momente (Elementweise und dann aufsummiert je Knoten)
z88o5.txt = Vergleichsspannung je Gaußpunkt (GUI)
z88o8.txt = Vergleichsspannung je Knoten und je Element (GUI)

Dort können alle relevanten Infos entnommen und z. B. mit Excel weiterverwertet werden.
Alternativ können über die Funktion "Ergebnisse exportieren" im Postprozessor auch selektiv gewisse Bereiche direkt als CSV-Export herausgeschrieben werden.

Weitere Aussagen zur Korrektheit deiner Annahmen möchten/dürfen wir nicht treffen, da dies ja nichts mit der FEM oder unserer Software zu tun hat.
Die Vorzeichen in der FEM ergeben sich rein aus Geometrie und Randbedingungen, sind also nicht festgelegt. Die Knotenkräfte sind je Raumrichtung mit Vorzeichen angegeben, also dort wie man sich es denkt: + in Richtung der Koordinatenachse, - entgegen der "Pfeilrichtung".
Lediglich bei den Rotationen muss man darauf achten, dass bei FG 5 die "Rechte-Hand-Regel" nicht gilt, dort ist es genau andersherum.

Ich hoffe, das war soweit hilfreich. Wenn weitere Fragen zur Auswertung, Funktionsweise oder Handhabung bestehen, gerne wieder melden!

Beste Grüße,
SHautsch

Antworten