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Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg Berechnung eines Scherenwagenhebers in ANSYS Wahlpflichtfach Finite - Element - Methode Vortragender: Sven Böckamp Datum:

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1 Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg Berechnung eines Scherenwagenhebers in ANSYS Wahlpflichtfach Finite - Element - Methode Vortragender: Sven Böckamp Datum: Angewandte Naturwissenschaften

2 Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg 2 Overhead Gliederung Aufgabenstellung FE Modell 2.1 Elementtyp 2.2 Elementierung 2.3 Randbedingungen Ergebnisse Zusammenfassung Berechnung eines Scherenwagenhebers Sven Böckamp

3 Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg 3 Overhead 1. Aufgabenstellung Aufgabenstellung Sven Böckamp Scherenwagenheber in ANSYS modellieren Simulieren des Belastungsverlaufs beim Aufbringen einer Kraft von 12KN. Der Wagenheber ist bei dieser Belastung auf eine Höhe von 200mm geöffnet

4 Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg 4 Overhead 2. FE Modell Bereich der herausgetrennt wurde FE Modell Sven Böckamp Schnittflächen – Ausnutzung der Symmetrie

5 Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg 5 Overhead 2.1 Elementtyp FE Modell Sven Böckamp Balkenelemente Beam 188 (Durchmesser 4mm) Schalenelement Shell 93 (Dicke 7mm) Volumenelemente Solid 95 Gelenkarm Spindelplatte Andruckplatte Verbindungsbolzen

6 Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg 6 Overhead 2.2 Elementierung FE Modell Sven Böckamp Coupled DOF Ux, Uy, Uz = 0 rot x, rot z = 0 Y X Z Y Z X Knoten: 1384 Elementzahl: 340 Bereiche mit erwartungsgemäß hoher Spannung feiner vernetzt Bereiche mit erwartungsgemäß niedriger Spannung gröber vernetzt

7 Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg 7 Overhead FE Modell Sven Böckamp 2.3 Randbedingungen F = 3000N 2,87N/mm 2 Symmetrie U-Stahl: St 37-2 Andruckplatte: St 50-2 Spindelplatte: St 60 E-Modul N/mm 2 Querkontraktion 0,3

8 Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg 8 Overhead Ergebnisse Sven Bäckamp 4. Ergebnisse In dem markierten Bereich tritt eine Spannung von 126N/mm 2 auf. Die Andruckplatte wurde mit 0,2N/mm 2 belastet

9 Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg 9 Overhead 4. Ergebnisse Ergebnisse Sven Bäckamp Wird die Andruckplatte höher belastet, kommt es zu einer unzulässigen Verschiebung des Bauteils Verschiebung Z X

10 Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg 10 Overhead 4. Ergebnisse Ergebnisse Sven Bäckamp Zusätzliche Symmetrie Wird eine zusätzliche Symmetrie aufgebracht (Simulation der Gewindespindel) kann der Wagenheber korrekt berechnet werden Spannungsüberhöhungen kommen durch die Balkenelemente zustande Tatsächliche Belastung im Gelenkarm

11 Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg 11 Overhead 4. Ergebnisse Ergebnisse Sven Bäckamp Wird die zusätzliche Symmetrie aufgebracht kann die Gewindespindel simuliert werden Es kommt nur noch zu einer Verschiebung in Z- Richtung Verschiebung Z Gewindespindel

12 Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg 12 Overhead Es kommt zu einer zu hohen Verschiebung im Bereich der Andruckplatte Fehler in der Festhaltung Änderung der Geometrie brachten keinen Erfolg Änderung der Symmetriebedingungen brachten den Erfolg Der gewählte Werkstoff hält eine Belastung von ca. 230N/mm 2 aus Programmierung über Textdatei sehr hilfreich und im Alltag zu empfehlen Zusammenfassung Sven Böckamp 5. Zusammenfassung

13 Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg 13 Overhead Berechnung eines Scherenwagenhebers Sven Böckamp


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