Software: FEM - Tutorial - 3D-Mechanik - MP - Beispiel: Unterschied zwischen den Versionen
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Mittels der Finite-Elemente-Methode sollen sowohl die Materialbelastung als auch die Verformung eines Gummipuffers bei Einwirkung von Kräften untersucht werden: | * An den Stirnflächen des Gummizylinders sind Stahlscheiben verklebt (vulkanisiert - damit keine zusätzliche Zwischenschicht entsteht). | ||
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** Expansionskoeff. therm.=1E-4/K | ** Expansionskoeff. therm.=1E-4/K | ||
** Zugfestigkeit= | ** Streckspannung= 10 MPa | ||
** Zugfestigkeit= 27,6 MPa | |||
** Druckfestigkeit=110 MPa | ** Druckfestigkeit=110 MPa | ||
** Dichte=1,1 g/cm³ | ** Dichte=1,1 g/cm³ | ||
'''Hinweis:''' Eine Querkontraktionszahl von 0,5 ist der maximal mögliche Wert und entspricht einem inkompressiblem Material. Einige Gummiarten erreichen fast diesen Wert: | '''Hinweis:''' Eine [http://de.wikipedia.org/wiki/Poissonzahl '''Querkontraktionszahl (Poissonzahl)'''] von ''ν''=0,5 ist der maximal mögliche Wert und entspricht einem inkompressiblem Material. Einige Gummiarten erreichen fast diesen Wert: | ||
* Für den obigen Verwendungszweck | * Für den obigen Verwendungszweck nehmen wir '''''ν''=0,49''' an. | ||
* Bei | * Bei FEM-Programmen kann dieser nahe am Grenzwert=0,5 liegende ''ν''-Wert zu Problemen führen, da in den Gleichungssystemen der Quotient (1-2''ν'') auftaucht. Bei ''ν''=0,5 kommt es zur Division durch Null, kurz davor können die großen Zahlen Ursache von Fehlern sein. | ||
Welchen konkreten Wert man benutzt, ist nicht egal! Bereits die geringen Änderungen von ''ν'' zwischen 0,48 und 0,4998 ändern die Kompressibilität um den Faktor 100 : | Welchen konkreten Wert man benutzt, ist nicht egal! Bereits die geringen Änderungen von ''ν'' zwischen 0,48 und 0,4998 ändern die [http://de.wikipedia.org/wiki/Kompressibilit%C3%A4t#Kompressibilit.C3.A4t '''Kompressibilität'''] um den Faktor 100 : | ||
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<div align="right">'''K'''=Kommpressionsmodul, '''E'''=Elastizitätsmodul</div> | |||
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Aktuelle Version vom 29. Februar 2016, 12:22 Uhr
Gummipuffer zur Schwingungsdämpfung
Mittels der Finite-Elemente-Methode sollen sowohl die Materialbelastung als auch die Verformung eines Gummipuffers bei Einwirkung von Kräften untersucht werden:
- An den Stirnflächen des Gummizylinders sind Stahlscheiben verklebt (vulkanisiert - damit keine zusätzliche Zwischenschicht entsteht).
- Das Durchgangsloch hat einen Durchmesser von 4 mm.
- Die Gesamthöhe des Puffers (Scheiben plus Gummi) beträgt 30 mm.
- Die Stahlscheiben haben folgende Eigenschaften:
- Material Stahl C35
- Außendurchmesser 20 mm
- Lochdurchmesser 4 mm
- Dicke 0,5xx mm (mit xx=Teilnehmer-Nr. 01...99)
- Der Gummi hat folgende Material-Eigenschaften:
- E-Modul = 5 N/mm²
- Poissonzahl=0,5 (idealisiert!)
- Expansionskoeff. therm.=1E-4/K
- Streckspannung= 10 MPa
- Zugfestigkeit= 27,6 MPa
- Druckfestigkeit=110 MPa
- Dichte=1,1 g/cm³
Hinweis: Eine Querkontraktionszahl (Poissonzahl) von ν=0,5 ist der maximal mögliche Wert und entspricht einem inkompressiblem Material. Einige Gummiarten erreichen fast diesen Wert:
- Für den obigen Verwendungszweck nehmen wir ν=0,49 an.
- Bei FEM-Programmen kann dieser nahe am Grenzwert=0,5 liegende ν-Wert zu Problemen führen, da in den Gleichungssystemen der Quotient (1-2ν) auftaucht. Bei ν=0,5 kommt es zur Division durch Null, kurz davor können die großen Zahlen Ursache von Fehlern sein.
Welchen konkreten Wert man benutzt, ist nicht egal! Bereits die geringen Änderungen von ν zwischen 0,48 und 0,4998 ändern die Kompressibilität um den Faktor 100 :
ν | 0,33 | 0,42 | 0,48 | 0,498 | 0,4998 |
K/E | 1 | 2 | 10 | 100 | 1000 |
K=Kommpressionsmodul, E=Elastizitätsmodul
(Siehe: Fachwissen-Dichtungstechnik )