Software: FEM - Tutorial - 3D-Mechanik - Z88 - Belastungsanalyse Postprocessing

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Ergebnis-Darstellung (Streckenlast)

Die Farblegende ist standardmäßig zwischen dem minimalem und dem maximalen Wert des Gesamtmodells skaliert. Häufig interessiert jedoch die räumliche Verteilung der Belastung und Verformung der einzelnen Bauteile:

1. Stahlscheiben
Im Beispiel mit den sehr unterschiedlichen E-Modulen in den Bauteilen zeigt die "Skalierung" der Farblegende mittels "Filter" eine gute Wirkung:

• Innerhalb des Filterbereiches werden die Wert-Unterschiede (z.B. der von-Mises-Spannung) farblich gut aufgelöst.
• Außerhalb des Bereiches erfolgt keine farbliche Darstellung, so dass im Beispiel nur Spannungen auf den Stahlscheiben dargestellt werden:

• Beide Stahlscheiben sollten an Ihren Außenfächen auf Grund der fast gleichen Belastung weitestgehend identische Spannungsverläufe zeigen.
• Die Spannungsverläufe zeigen ein relativ starkes Rauschen, was aus dem Zusammenwirken der groben Vernetzung mit dem Kontakt zum Gummi resultiert.

2. Gummihülse
Auch hier kann man die "Skalierung" der Farblegende mittels "Filter" gut anwenden. Allerdings stören hier mehr die noch sichtbaren Stahlscheiben:

• Mittels Ansichten > Sets Ein/Ausblenden kann man die Elementsets der störenden Bauteile ausblenden:
  
• Die Skalierung der Farblegende wurde so gewählt, dass die innere Belastung des Gummi detailliert aufgelöst wird.
• Dabei liegen die am stärksten belasteten Bereiche an den Kanten des Gummis etwas oberhalb des Filter-Bereiches und erscheinen deshalb "weiß". Dies stört jedoch nicht sehr, wenn man in Gedanken diese weißen Bereiche mit dunkelrot füllt.

3. Ermittlung bauteilbezogener Extremwerte
Mittels der grafischen Darstellung erhält man vor allem einen Eindruck zum qualitativen Verlauf der Belastung und Verformung. Von Interesse sind jedoch "exakte" Extremwerte an definierten Stellen des Modells:

• Globale Minima und Maxima werden bei der ungefilterten Darstellung als Grenzwerte der Farblegende angezeigt.
• Postprozessor > Ergebnisse exportieren ermöglicht eine auf Knoten- und Element-Sets bezogene Anzeige interessierender Werte, wie:
  • Anzahl der Knoten/Elemente im Set
  • minimale/maximale Verschiebung,
  • minimale/maximale/durchschnittliche Vergleichsspannung
  • minimale/maximale/durchschnittliche/gesamte Kraft dargestellt
• Meist müssen für diese Art der Ergebnisabfrage keine zusätzlichen Sets definiert werden. Die bereits existierenden Sets decken die interessierenden Stellen des Modells bereits ab (Last-Einleitung, Auflager, Bauteile und bei Kontaktanalyse auch die Kontakt-Bereiche):
  
• So kann man für die "Lochkante_unten" die Summe der Auflagekräfte überprüfen. Diese ist infolge eines Programmfehlers größer als die Last-Kraft:
  Hinweis: Die Summe aller Kräfte "Kraft (sum)" entspricht nicht dem Betrag der Reaktionskraft in der Lagerstelle! Fälschlicherweise wird die Summe der Beträge der einzelnen Knotenkräfte angezeigt. Richtiger Weise müssten zunächst jeweils die Summen der Komponentenkräfte in x-, y- und z-Richtung gebildet werden, bevor anschließend daraus die resultierende Gesamtkraft über die euklidische Norm bestimmt wird. Dieser Fehler wurde vom Entwickler-Team erkannt und in der nächsten Programm-Version sicher eliminiert.
• Die maximalen Spannungen eines Knoten-Sets sind immer größer als die maximalen Spannungen des zugehörigen Elementsets (Unterschiede > ca. 10%).

Fragen (Streckenlast)

1. Wie groß ist der Sicherheitsfaktor am Innenrand der oberen Stahlscheibe bei einer Druckkraft von 100 N auf die Lochkante (mit Berechnung!)?
2. Wie groß ist der Maximalwert der Mises-Spannung im Gummimaterial.
3. Wie stark wird der Gummipuffer maximal zusammengedrückt (in Z-Richtung).

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