Der Bericht beinhaltet die Berechnung der kritischen Beullast einer Stahlbau-Traverse nach der Finite-Elemente-Methode mithilfe einer CAD-Software wie Freecad oder Inventor.
Aus dem Inhalt:
- CAD-Modell als STEP-Baugruppe
- Traverse mit Boolsche Operationen vereinen
- 3D-Netzgenerierung
- Flächenmodell erzeugen
- Randbedingungen erzeugen
- Knotenlast erzeugen
- Materialdaten eingeben
- FEM-Analyse Lineare Statik
- Ergebnisauswertung
- Beul-Analyse
- Ergebnisauswertung der Beullast und Beulformen
Inhaltsverzeichnis
CAD-Modell als STEP-Baugruppe
Traverse mit Boolesche Operationen vereinen
3D-Netzgenerierung
Flächenmodell erzeugen
Randbedingungen erzeugen
Knotenlast erzeugen
Materialdaten eingeben
FEM-Analyse Lineare Statik
Ergebnisauswertung
Beul-Analyse
Ergebnisauswertung der Beullast und Beulformen
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit beschreibt einen strukturierten Prozess zur Durchführung einer FEM-Berechnung, um die kritische Beullast einer Stahlbau-Traverse zu bestimmen und deren mechanisches Verhalten unter Last zu analysieren.
- CAD-Modellvorbereitung und Zusammenführung von Bauteilen mittels Boolescher Operationen
- Methodik der 3D-Netzgenerierung und Erstellung eines Flächenmodells
- Definition von Randbedingungen und Anwendung von Knotenlasten
- Durchführung von FEM-Analysen zur linearen Statik und Beul-Analyse
Auszug aus dem Buch
Beul-Analyse
Nach der Linearen Statik-Analyse folgt eine Beul-Analyse um die Kritische Beullast der Traverse zu berechnen. Speichern Sie das FEM-Modell unter einem neuen Namen ab. Wählen Sie Menü „FEM-Analyse“ sowie „Beulen und Knicken“ und wählen „Schritt 1: FEM-Solver starten“ um die untersten 2 Beulformen zu berechnen.
Es öffnet sich das Quick-Solver Menü, hier können Sie die FEM-Analyse mit drei verschiedenen Elementtypen TET4, TET4X8 und TET10 durchführen. Für die Beul-Analyse wählen Sie den Tetraeder-Typ TET10 bzw. C3D10 mit Mittelknoten und Menü „convert C3D4->C3D10 and show and solve with C3D10“ und starten den FEM-Solver.
Zusammenfassung der Kapitel
CAD-Modell als STEP-Baugruppe: Anleitung zum Import der STEP-Datei in ein CAD-System und zur Vereinigung der Baugruppe zu einem Part.
Traverse mit Boolesche Operationen vereinen: Detaillierte Beschreibung der Zusammenführung von Bauteilen zur Erstellung eines konsistenten Modells.
3D-Netzgenerierung: Schrittweise Einweisung in die Netzgenerierung mittels MEANS V10 und NETGEN.
Flächenmodell erzeugen: Erklärung zur Zerlegung des Modells in Flächen für die korrekte Zuweisung von Randbedingungen und Lasten.
Randbedingungen erzeugen: Definition der Fixierungspunkte an der Traverse zur Simulation der realen Einspannsituation.
Knotenlast erzeugen: Prozess zur Aufbringung der 30 Tonnen Last auf die definierten Bohrungen.
Materialdaten eingeben: Spezifikation der Materialparameter wie E-Modul und Poissonzahl für die Berechnungen.
FEM-Analyse Lineare Statik: Durchführung der statischen Analyse zur Bestimmung von Verformungen und Spannungen.
Ergebnisauswertung: Anleitung zur Interpretation der berechneten Verformungswerte und Spannungszustände.
Beul-Analyse: Durchführung der Analyse zur Ermittlung der Stabilität und kritischen Lastgrenzen.
Ergebnisauswertung der Beullast und Beulformen: Zusammenfassende Berechnung des Beulfaktors und der resultierenden kritischen Last.
Schlüsselwörter
FEM-Berechnung, Stahlbau-Traverse, Beullast, Lineare Statik, Netzgenerierung, CAD-Modell, Boolesche Operationen, Randbedingungen, Knotenlast, MEANS V10, NETGEN, Spannungsanalyse, Beul-Analyse, Strukturmechanik, Verformung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit erläutert den gesamten Ablauf einer FEM-Berechnung für eine Stahlbau-Traverse, von der Modellvorbereitung bis zur Beullastanlayse.
Welche zentralen Themenfelder werden abgedeckt?
Die Schwerpunkte liegen auf der CAD-Daten-Verarbeitung, der numerischen Netzgenerierung, der Definition physikalischer Lastfälle und der anschließenden FEM-Auswertung.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist die Bestimmung der kritischen Beullast der Traverse, um Aussagen über deren Stabilität unter Last treffen zu können.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es wird die Finite-Elemente-Methode (FEM) unter Verwendung der Software-Umgebung MEANS V10 eingesetzt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Aufbereitung des Modells, die Netzgenerierung, die Statik-Berechnung und die abschließende Stabilitätsuntersuchung (Beulen).
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Publikation?
Zu den wichtigsten Begriffen zählen FEM-Berechnung, Beullast, Stahlbau, Finite-Elemente-Methode und Spannungsanalyse.
Wie wird die Traverse in der Simulation fixiert?
Die Traverse wird durch eine Einspannung in der Mitte der großen Bohrung im Modell festgelegt.
Welcher Lastwert wird für die Untersuchung angenommen?
Für die Analyse wird eine Gewichtsbelastung von 30 Tonnen (300 kN) auf die acht Bohrungen der Traverse angesetzt.
Wie wird der Beulfaktor in der Auswertung interpretiert?
Der Beulfaktor gibt das Verhältnis zwischen der kritischen Beullast und der eingeleiteten Last an, hier berechnet als 151.
Welche Solver-Typen können im Programm verwendet werden?
Das Programm unterstützt verschiedene Elementtypen wie TET4, TET4X8 und für hohe Präzision TET10 beziehungsweise C3D10 mit Mittelknoten.
- Citation du texte
- Roland Schmidt (Auteur), 2016, Berechnung der kritschen Beullast einer Stahlbau-Traverse nach der Finite-Elemente-Methode, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/344574
