Dieses Buch soll dem technisch interessierten Leser einen Überblick über die Anwendung und Funktionsweise der Finite Elemente Methode liefern. Die Finite Elemente Methode ist eine computergestützte Berechnungsmethode zur Lösung von komplexen Problemstellungen aus der Technik. Diese Methode findet Anwendung in der Planung und Auslegung von Bauwerken, Anlagen und Fahrzeugen wie Staudämmen, Turbinenschaufeln oder Autokarosserien.
Die Autoren setzten sich zum Ziel, die theoretischen Ausführungen anhand eines realen Berechnungsobjektes möglichst verständlich zu gestalten. Der gesamte Anwendungsprozess der Finite Elemente Methode wird anhand eines Praxisbeispieles von der Modellerstellung, notwendigen Vorkalkulationen, Eingaben in das Berechnungsprogramm bis hin zur Auswertung der Ergebnisse und Schweißspannungsnachrechnung verständlich gemacht. Das Praxisbeispiel behandelt die Spannungsauswertung eines LKW-Müllontaineraufbaues während des Beladeprozesses. Ziel und Zweck der Untersuchung war es, Reduktionspotentiale des Stahlcontainers bezüglich Gewicht und Material zu identifizieren.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 2 Abstract
- 3 Zielsetzung und Aufbau des Buches
- 4 Technische Beschreibung
- 4.1 Allgemeines
- 4.1.1 Müllsammelfahrzeug
- 4.1.2 Finite Elemente Methode
- 4.2 Konstruktion des Müllcontainermodells mit Pro/ENGINEER
- 4.2.1 Koordinatensystem
- 4.2.2 Auflistung der erstellten Bauteile
- 4.2.3 Erklärung der verwendeten Pro/ENGINEER Funktionen
- 4.2.4 Konstruktive Erklärungen zu den einzelnen Bauteilen
- 4.3 Ermittlung der auftretenden Kräfte und Drücke
- 4.3.1 Grundsätzliche Überlegungen
- 4.3.2 Berechnung der Zylinderkraft
- 4.3.3 Berechnung des Druckes auf die Behälteraußenflächen
- 4.3.4 Berechnung der Dachkastenkraft
- 4.3.5 Berechnung der Zylinderkraft auf das Ausstoßschild
- 4.3.6 Berechnung der Kufenkraft und des Kufendruckes
- 4.3.7 Berechnung der Konsolenkraft und Normalkraft
- 4.3.8 Berechnung der Konsolenkraft „Zylinderkraft-Schlittenwand“
- 4.3.9 Berechnung des Eigengewichts des Mülls
- 4.4 Erklärung verwendeter Komponenten von Pro/MECHANICA
- 4.4.1 Einheitensystem
- 4.4.2 Materialeigenschaften
- 4.4.3 Lagerung
- 4.4.4 Randbedingungen
- 4.4.5 Belastungen
- 4.4.6 Flächenbereiche
- 4.4.7 Durchführen von Analysen in Pro/MECHANICA
- 4.5 Eingabe der Kräfte und Drücke in Pro/MECHANICA
- 4.6 Eingabe der Randbedingungen
- 4.6.1 Auflager am Behälterrahmen
- 4.6.2 Symmetrierandbedingungen
- 4.6.3 Lagerung der Kufe
- 4.6.4 Randbedingungen am Ausstoßschild
- 4.7 Eingabe der Schalendefinition
- 4.8 Erster Rechenlauf
- 4.8.1 Überprüfen der resultierenden Last normal auf den Behälterboden
- 4.8.2 Durchführung des ersten Rechenlaufs
- 4.8.3 Grafische Darstellung der Ergebnisse des Rechenlaufs 1
- 4.9 Korrektur eingegebener Drücke
- 4.9.1 Korrektur des Druckes auf die Dachfläche
- 4.9.2 Zusätzlicher Druck auf den Kasten des Daches
- 4.9.3 Korrektur des Oberflächendruckes auf die Behälterseitenwand
- 4.9.4 Korrektur des Eigengewichts des Mülls
- 4.10 Zweiter Rechenlauf
- 4.10.1 Überprüfen der resultierenden Last normal auf den Behälterboden
- 4.10.2 Durchführen des zweiten Rechenlaufs
- 4.10.3 Grafische Darstellung der Ergebnisse des Rechenlaufs 2
- 4.11 Schweißspannungsauswertung
- 4.11.1 Wirkprinzip und Anwendung von Schweißnähten
- 4.11.2 Ablauf der Schweißspannungsnachrechnung
- 4.12 Untersuchung des Einflusses der Verformung des LKW-Rahmens auf die Spannungen im Container
- 4.12.1 Ermittlung der Ersatzkräfte für die Auflager
- 4.12.2 Eingabe der Auflagerkräfte
- 4.12.3 Auflagerpunkte am Behälterrahmen
- 4.12.4 Dritter Rechenlauf
- 4.12.5 Grafische Darstellung der Ergebnisse des dritten Rechenlaufes
- 4.1 Allgemeines
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Dieses Werk zielt auf die Durchführung einer Spannungsauswertung ab, um die Grundlage für eine Gewichtreduzierung eines LKW-Müllbehälters mit integriertem Presswerk zu schaffen. Verschiedene Stellungen des Pressstempels werden analysiert, und der Einfluss der LKW-Rahmenverformung auf die Container-Spannungen wird untersucht. Die Zulässigkeit der Schweißnähte wird mittels Schweißspannungsnachrechnung geprüft.
- Spannungsanalyse eines LKW-Müllbehälters mittels Finite-Elemente-Methode (FEM)
- Gewichtreduzierungspotenziale durch FEM-basierte Optimierung
- Einfluss der LKW-Rahmenverformung auf die Container-Spannungen
- Schweißspannungsnachrechnung nach DIN 15018
- Anwendung von Pro/ENGINEER und Pro/MECHANICA
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung gibt einen Überblick über die Anwendung der FEM am Beispiel eines Müllcontainers. Kapitel 4 beschreibt den Aufbau des Müllcontainers und die verwendeten Berechnungsmethoden. Es werden die Kräfte und Drücke berechnet, die auf den Container wirken. Die Konstruktion des Modells in Pro/ENGINEER und die Eingabe der Daten in Pro/MECHANICA werden detailliert dargestellt. Die Kapitel 4.8 bis 4.10 beschreiben die Durchführung und Auswertung von drei Rechenläufen, die jeweils zu einer Verfeinerung des Modells führen. Kapitel 4.11 befasst sich mit der Schweißspannungsauswertung nach DIN 15018. Kapitel 4.12 untersucht den Einfluss der Verformung des LKW-Rahmens auf die Container-Spannungen.
Schlüsselwörter
Finite-Elemente-Methode (FEM), Spannungsauswertung, Gewichtreduzierung, LKW-Müllbehälter, Pro/ENGINEER, Pro/MECHANICA, Schweißspannungsnachrechnung, DIN 15018, Müllpresskraft, Lastensimulation, Randbedingungen.
- Quote paper
- Siegfried Idinger (Author), Michael Hirn (Author), 2010, Spannungskalkulation eines LKW-Aufbaues mittels der Finite Elemente Methode, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/281842
