Transcript Lastfälle einer Anhängerkupplung

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
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Modellierung in Solid Edge
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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
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Symmetrien und Festhaltungen
Modell zur Hälfte
modelliert
Lasten halbieren
sich
Alle DOF
festgehalten
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Elementtypen und Vernetzung
Volumenelemente
des Typs „solid92“
mit 10 Knoten
Feinere Vernetzung
im Bereich der
Biegung
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Lastfälle
Fall 1: Stützlast




Maximale Stützlast
bei 85 kg
Überlast mit 170 kg
Beaufschlagung auf
oberes viertel der
Kupplungskugel
A = ¼ 4pr2
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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
A
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Lastfälle
Fall 3:
Bremsmanöver des
Gespanns


Gleiche Parameter
wie bei Fall 2
Beaufschlagung auf
gegenüberliegende
Fläche
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Ergebnisse und Diskussion
Fall 1: Stützlast: 85kg

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Hauptbelastung in yRichtung
Spannung sy an
Biegung am
höchsten
 51 MPa

svon Mises: 56 MPa
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Ergebnisse und Diskussion
Fall 1: Stützlast: 170kg


Hauptbelastung in yRichtung
Spannung sy an
Biegung am
höchsten
 100 MPa

svon Mises: 110 MPa
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Ergebnisse und Diskussion
Fall 2: Anfahrt bei Normallast


Hauptbelastung in xRichtung
Spannung sx an
Biegung am
höchsten
 347 MPa

svonMises: 313 MPa
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Ergebnisse und Diskussion
Fall 2: Anfahrt bei Überlast


Hauptbelastung in xRichtung
Spannung sx an
Biegung am
höchsten
 487 MPa
 Starke Knickgefahr da
Spannungen über
Streckgrenze

svonMises: 440 MPa
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Ergebnisse und Diskussion
Fall 3: Bremsmanöver bei Normallast



Hauptspannungen in
x-Richtung
Druckspannung in
Biegung sx am
höchsten : 347 MPa
Spannung sx an
Unterseite relativ
gering
 161 MPa
svonMises: 313 MPa
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Ergebnisse und Diskussion
Fall 3: Bremsmanöver bei Überlast


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
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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
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Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit
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