Jens Wolter Christian Grimm WS 06/07 - hs- · PDF fileCATIA V5 und dann in Patran/Nastran überführt werden. Sollte dies nicht möglich sein, wird der Öffner vereinfacht in Patran/Nastran

Prof. Dr.-Ing. Uwe Reinert Strukturmechanik und Simulation Fachbereich Maschinenbau

Jens Wolter Christian Grimm

WS 06/07


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Inhaltsverzeichnis

1. Einführung......................................................................................................... 4 2. Aufgabenstellung............................................................................................... 5

2.1 Fragestellung: ................................................................................................................... 5

3. Materialbeschreibung ........................................................................................ 6 4. Geometrie und Vereinfachung .......................................................................... 6 5. Lagerung und Kräfte ....................................................................................... 12 6. Abbildung der Geometrie................................................................................ 15

6.1 Darstellung in CATIA.................................................................................................... 15 6.2 Überführung der Geometrie in Patran/Nastran .............................................................. 16

7. Berechnung...................................................................................................... 16

7.1 Berechnung des Hakens ................................................................................................. 16

7.1.1 Vorbereitung der Vernetzung .................................................................................. 16 7.1.2 Vernetzung der Geometrie ...................................................................................... 18 7.1.3 Kräfte und Lagerungen ........................................................................................... 19 7.1.4 Materials und Properties und Load Case ............................................................... 21 7.1.5 Berechnung.............................................................................................................. 21 7.1.6 Darstellung der Ergebnisse..................................................................................... 22

7.2 Berechnung des Hebels .................................................................................................. 25



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Inhaltsverzeichnis

7.3 Berechnung des Kerns.................................................................................................... 41


7.4 Berechnung der Hülle..................................................................................................... 51

8. Auswertung und Optimierung......................................................................... 51

8.1 Optimierung des Hakens ................................................................................................ 51 8.2 Optimierung des Hebels ................................................................................................. 52 8.3 Optimierung des Kerns................................................................................................... 52

9. Schlussfolgerung ............................................................................................. 53 10. Quellen .......................................................................................................... 54


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1. Einführung In dem Modul CAEP (Computer Aided Engineering Project) ging es um die Einführung in die Berechnungen mit der FEM (Finite Elemente Methode). Die FEM wird heutzutage weit verbreitet in der Industrie angewendet, um Bauteile auf ihre Stabilität, unter einer bestimmten Belastung, zu prüfen oder dessen Optimierbarkeit (weniger Material, weniger Kosten) zu bestimmen. Anfänglich wurde im Modul die Entstehungsgeschichte der FEM beschrieben sowie ein kurzer Überblick über die gängigen Berechnungsprogramme gegeben. Vielmehr sollten aber die Studenten sich in Eigenarbeit, anhand von Übungsaufgaben und Tutorials, mit einigen Berechnungstools vertraut machen, um dann eine selbst gestellte Aufgabe mit diesen Hilfsmitteln zu lösen. Im Folgenden wird eine mit dem Dozenten abgesprochene Projektaufgabe und Fragestellung, sowie die Findung deren Lösung beschrieben.


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2. Aufgabenstellung Ein Flaschenöffner, der durch Druck funktioniert, wird mit einer Druckkraft F = 80 N (ausreichend um eine Flasche zu öffnen) am oberen Ende belastet. Die Lagerung erfolgt statisch bestimmt am unteren Ende auf einer Flasche. Gezeichnet werden soll der Öffner mit CATIA V5 und dann in Patran/Nastran überführt werden. Sollte dies nicht möglich sein, wird der Öffner vereinfacht in Patran/Nastran modelliert.

Abb. 2.1: Funktionsweise des Öffners

2.1 Fragestellung:

Frage 1: Die erste Frage die gelöst werden soll, bezieht sich auf die Belastbarkeit des Materials. Es soll die Spannungsverteilung, bei Belastung, über die einzelnen Bauteile sichtbar gemacht werden. Frage 2: Die zweite Fragestellung soll Klarheit darüber verschaffen, ob der Flaschenöffner richtig dimensioniert ist. Können einzelnen Bauteile dünner ausgelegt werden.


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3. Materialbeschreibung Der Flaschenöffner wurde so ausgelegt, dass er möglichst leicht ist. Deswegen wurde für die meisten Komponenten Aluminium (Al Mg 1 Si Cu) als Material ausgewählt. AlMg1SiCu hat einen E-Modul von 70.000 N/mm², eine Querkontraktionszahl von 0,33 und eine Streckgrenze von 280 N/mm². Nur der Hebel und der Haken wurden aus VA-Material (X5CrNi 18-10) gefertigt, weil diese stärker, als der Rest, beansprucht werden. Der VA-Stahl hat einen E-Modul von 200.000 N/mm², eine Querkontraktionszahl von 0,3 und eine Streckgrenze von 700 N/mm². Die Feder, die in diesem Projekt nicht berechnet wird, ist aus rostfreiem Federstahl nach DIN 17224. Dies ist nur in sofern wichtig, weil das Material der Feder Einfluss auf die Federkonstante und somit auf die Federkraft hat, welche auf die Bauteile wirken.

4. Geometrie und Vereinfachung In diesem Projekt wurden 4 Bauteile in der FEM berechnet. Diese sind die Hülle, der Kern, der Haken und der Hebel. Die Geometrie stammt aus dem Projekt Flaschenöffner aus dem Modul Konstruktion und CAD und sieht folgendermaßen aus:

Abb. 4.1: Einzelteile


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Abb. 4.2: Gesamtansicht


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Abb. 4.3: Hebel


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Abb. 4.4: Haken


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Abb. 4.5: Kern


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Abb. 4.6: Hülle


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Für die Berechnung mit der FEM ist jedoch nicht jede Einzelheit notwendig. Um den Rechenaufwand zu minimieren, wurden einige Vereinfachungen eingeführt. Bei allen Bauteilen wurden die Phasen nicht in die Geometrie übernommen, weil diese keinen entscheidenden Einfluss auf die Festigkeit haben. Außerdem wurde beim Kern die Bohrung weggelassen. An der Bohrung greift die Feder an. Die ist für die Berechnung nicht wichtig. Also wird nur an diesem Punkt die Federkraft angesetzt. Alle Aufnahmen für die Flasche, die an die Hülle gefügt werden, wurden weggelassen, weil sie bei dieser Berechnung nicht betrachtet werden sollen. Somit konnten die Aussparungen für die Aufnahmen weggelassen werden. An diesen Punkten wurden Lager gesetzt. Ansonsten wurde die Geometrie, wie in den Abbildungen auf den Seiten zuvor zu sehen, übernommen.

5. Lagerung und Kräfte z y x Alle Kräfte und Lagerungen werden im folgenden Koordinatensystem beschrieben:

1

0,4° F

2

Zur Ermittlung der einzelnen, auf die Bauteile wirkenden, Kräfte wird von hinten nach vorne vorgegangen. Das bedeutet, dass beim Haken begonnen wird. Beim Haken ist die Kraft bekannt, die nötig ist, um einen Kronkorken von einer Flasche zu hebeln. Die Kraft beträgt 160,5 N. Die Kraft greift unter einem Winkel von 0,4° an. (siehe Abb. 5.1). Der Winkel kommt dann zustande, wenn der Haken direkt an der ungeöffneten Flasche anliegt. Dies ist der Zustand, der berechnet wird. Die Lagerung erfolgt in 2 Punkten und ist in Abb. 5.1 zu sehen. Punkt 1 ist die Verbindung mit dem Hebel und ist fest in r. In z-Richtung wird nur ein äußerer Kreis fest gesetzt, damit sich das Bauteil ausdehnen kann. Für diese

Lagerung muss natürlich ein polares Koordinatensystem, mit Abb. 5.1: Haken mit Kräfte dem Bohrungsmittelpunkt als Ursprung erstellt werden.

1

und Lager


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Die z-Achse verläuft durch die Bohrung. Im Punkt 2 ist nur ein Lager translatorisch fest in x Richtung, weil an diesem Punkt der Haken durch die Flasche gehalten wird. Die Feder, die in der zweiten Bohrung steckt, ist im betrachteten Zustand entspannt und es wirkt somit keine Kraft. Diese Lagerung kann verwendet werden, weil die Dehnung nach einer ersten Abschätzung nur 0,003mm beträgt. Dies entspricht einem Winkel, um den der Hebel sich dreht, ohne dass sich der Kronkorken von der Flasche löst, von nur 0,02°. Die dadurch entstehende Bewegung in x-Richtung ist somit vernachlässigbar klein. Also kann diese Form der Lagerung angewandt werden, obwohl es diese Bewegung vernachlässigt. Der Hebel steht in dem zu berechnenden Zustand unter einem Winkel von 10°. Somit muss auch die Kraft, die am Verbindungspunkt mit dem Haken angreift, einen Winkel von 10° haben. Die Kraft beträgt ebenfalls 160,5 N. Die Kraft greift am Bohrungsmittelpunkt an und wird über MPC’s mit der Bohrungswand verbunden. Die Lagerung dieses Bauteils erfolgt ebenfalls in 2 Punkten und ist in Abb. 5.2 gezeigt. Der Lagerung am Punkt 2 erfolgt deshalb, weil der Hebel an dieser Stelle mit dem Kern verbunden ist. Deswegen ist dort ein Lager translatorisch fest in z-Richtung. Punkt 1 ist der Punkt, an dem der Hebel über einen Bolzen mit der Hülle verbunden ist. Hier wird genauso wie beim Haken ein polares Koordinatensystem erstellt. Genauso wie bei dem Haken ist auch die gesamte Bohrung in r fest und nur ein äußerer Kreis in z, damit sich das Bauteil ausdehnen kann.

Abb. 5.2: Hebel mit Kräfte und Lager

2

1 10° F


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Durch den Hebel verringert sich die Kraft, die auf den Kern weitergegeben wird. Der Hebel hat eine Übersetzung von 3:1 und somit beträgt die Kraft, die der Hebel auf den Kern überträgt, 53,5 N. Die Kraft wirkt am zweitem Absatz und 3mm von der Kante entfernt. Zusätzlich wirkt eine Federkraft. Die gespannte Feder erzeugt eine Kraft von 22,08 N, in der Stellung, wenn der Haken direkt am Kronkorken anliegt. Die Feder wirkt auf einem Kreis am Kern. Der Lagerung des Kerns ist in Abb. 5.3 zu sehen. Am obersten Punkt, an dem der Benutzer drückt, ist ein Lager translatorisch fest in z-Richtung. Für die restlichen Lager muss zunächst ein Polarkoordinatensystem erstellt werden. Der Ursprung liegt im Mittelpunkt des Kerns. Die z-Achse

Abb. 5.3: Kern mit Kräfte bleibt gleich zum Ursprungs-KS Der gesamte Rand ist fest in und Lager r, weil der Kern dort an der Hülle anliegt. An der Nut ist der

Benutzer

Nut

F

Kern in ϕ fest.

FF


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Als Letztes müssen noch die Lagerung und die Kräfte der Hülle betrachtet werden. An Kräften wirkt zum einen die Federkraft, die auch auf den Kern wirkt (22,08 N). Zum anderen verursacht der Hebel noch eine Kraft auf die Hülle Diese Kraft muss noch durch die Berechnung ermittelt werden. Für die Lagerung muss noch ein polares KS erstellt werden, mit dem Mittelpunkt der Hülle als Ursprung. Die z-Achse verläuft durch die Hülle. Die Lagerung der Hülle erfolgte an den Aufnahmen der Hülle. Da diese jedoch weg gelassen worden sind, muss an den Punkten, wo die Aufnahme für die Flasche waren, Lager eingesetzt werden (siehe Abb. 5.5). An der oberen Kante (Punkt 1) ist die Hülle fest in r und z Richtung, weil die Aufnahme direkt an der Verdickung am Hals einer Flasche anliegt. Die Stelle (Punkt 2) an dem die Aufnahme auf der Flasche aufliegt ist translatorisch fest in r, ϕ und z. Die Lagerung in ϕ ist in diesem Fall nicht korrekt, weil die Hülle auf der Flasche gedreht werden kann. Um eine statisch unterbestimmte Berechnung zu vermeiden, wird dieses Lager zusätzlich eingeführt. Da jedoch keine Kräfte eine Rotation in ϕ verursachen, beeinflusst diese Veränderung das Ergebnis nicht.

FHebelFF 1

2

Abb. 5.4: Hülle mit Kraft Abb. 5.5: Hülle mit Lager

6. Abbildung der Geometrie

6.1 Darstellung in CATIA Die im Punkt 4 beschriebenen Geometrien wurden mit den dort angesprochenen Vereinfachungen in CATIA abgebildet. Es wurde CATIA für die Erstellung der Geometrie gewählt, weil es eine gute Schnittstelle mit Patran/Nastran hat und die Erstellung relativ unkompliziert ist.


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6.2 Überführung der Geometrie in Patran/Nastran Die in CATIA erstellten Geometrien mussten dann nach Patran/Nastran überführt werden. Hierfür wurden die CATIA-Dateien als .model (V4-Version) abgespeichert. Diese Dateien kann die verwendete Patran/Nastran-Version importieren. Dafür musste im Menü File der Punkt Import... angeklickt werden. Unter Source konnte dann CATIA und als File Type CATIA V4 Model ausgewählt werden. Zusätzlich musste unter CATIA Options → Model Units der Model Unit Override auf None gestellt werden (siehe Abb. ). Dies wurde für alle 4 Einzelgeometrien durchgeführt und jeweils in einem einzelnen File abgespeichert.

Abb. 6.1: Import von Geometrien

7. Berechnung

7.1 Berechnung des Hakens

7.1.1 Vorbereitung der Vernetzung Nach dem Import der Geometrie des Hakens musste zunächst ein polares Koordinatensystem erstellt werden, um den Haken später lagern zu können. Hierfür wurde als erstes der Mittelpunkt der Bohrung, an dem die Lagerung entstehen soll (siehe Punkt 5), erstellt. Im Punkt Geometrie ist dafür Create → Point → ArcCenter auszuwählen. Dann wurde unter Curve List der Umfang der Bohrung angegeben. Der Mittelpunkt ist erstellt worden. Als nächstes musste im Punkt Geometrie Create → Coord mit der Method Euler ausgewählt. Die Method Euler kann gewählt werden, weil das globale Koordinatensystem die selbe z-Achse hat, wie das gewünschte polare Koordinatensystem. Um ein polares Koordinatensystem zu


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erstellen, ist unter Type → Cylindrical auszuwählen. Als Origin wurde der Mittelpunkt der Bohrung angeklickt, wie in Abb. 7.1.1 zu sehen ist.

Abb. 7.1.1: Koordinatensystem Erstellung


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7.1.2 Vernetzung der Geometrie Für die Vernetzung der Geometrie musste der Punkt Elements ausgewählt werden. Als Object wurde Mesh und als Type Solid verwendet, um den gesamten Körper zu vernetzen. Unter Element Shape ist Tet → TetMesh (als Mesher) → Tet10 (als Topology) zu benutzen. Als Input List wurde Solid 1 (Gesamtgeometrie) genommen. Im Unterpunkt Global Edge Length wurde Automatic Calculation herausgenommen und eine 1 hinein geschrieben, um ein feines Netz zu erzeugen. Dies war notwendig, weil der Haken auf Biegung belastet wird und somit über seine Dicke mehrere Elemente benötigt. Dies wurde dann mit Apply bestätigt (siehe Abb. 7.1.2).

Abb. 7.1.2: Kern_Mesh Als letztes sollte noch das Netz optimiert werden. Hierfür wurde unter Action: Optimize → Object: Nodes → Method: Cuthill – McKee ausgewählt. Das Minimization Criterion war RMS Wavefront. Dadurch wurden die Knoten neu nummeriert.


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7.1.3 Kräfte und Lagerungen Um die Kräfte und Lagerungen (die in Punkt 5 beschrieben wurden) auf die Geometrie zu übertragen, musste im Punkt Loads/Bcs Create → Force → Nodal ausgewählt werden. Dann wurde als New Set Name: Kraft angegeben. Als nächstes musste Select Application Region angeklickt werden. In diesem Punkt ist Geometrie Filter → FEM auszuwählen. Dann wurden die Knoten ausgewählt, an dem die Kräfte angreifen (siehe Abb. 7.1.3). Um das Auswählen zu erleichtern, ist die Stelle vergrößert worden, an dem die Kräfte angreifen sollen (siehe Abb. 7.1.3). Dies wurde mit OK bestätigt.

Abb. 7.1.3: Kräfte am Haken Die 160,5 N, die an dem Bauteil angreifen, wurden auf die neun Knoten aufgeteilt, die am vordersten Rand des Hakens liegen. An diesen liegt dann der Kronkorken an. Die Kraft pro Knoten beträgt somit 17,83 N. Dies wurde unter dem Punkt Input Data eingefügt. Die Kraft wirkt in negative x-Richtung des globalen Koordinatensystems und steht unter einem Winkel von 0.4° vom Haken weg. Also musste unter Force <-17.8329, -0.1245, 0> eingegeben werden. Als nächstes wurde die Lagerung erstellt. Hierfür sind die selben Knoten, wie bei der Kraft unter Select Application Region zu verwenden, nachdem als Object: Displacement ausgewählt und Lagerung1 als New Set Name festgelegt wurde. Unter dem Punkt Input Data musste festgelegt werden, dass das Lager in y-Richtung des globalen Koordinatensystems fest ist, weil in diese Richtung die Flasche den Haken festhält. Dafür ist bei Translation < ,0, > einzugeben.


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Als Letztes muss noch die Bohrung gelagert werden. Der New Set Name ist mit Lagerung2 ausgegeben. Unter Select Application Region wurden alle Knoten ausgewählt, die am Mantel der Bohrung liegen. Dafür musste mit strg und der Mouse ein enger Kreis von einer Seite um die Bohrung gelegt werden. Dabei musste darauf geachtet werden, dass die Bohrung gerade im Bild liegt (siehe Abb.). Nur in diesem Fall wählt Patran alle Knoten aus, die direkt am Bohrungsmantel liegen.

Abb. 7.1.4: Lagerung des Hakens Nachdem alle Knoten ausgewählt wurden, konnte mit OK bestätigt und der Unterpunkt Input Data aufgerufen werden. Hier ist unter Translation: < 0, , > einzugeben, weil das Lager in r-Richtung fest sein soll. Bei einem polaren Koordinatensystem gilt: < r,ϕ,z >. Zusätzlich musste unter Analysis Coordinate Frame das polare Koordinatensystem (Coord. 1) ausgewählt werden. Dann konnte wieder mit OK und dann mit Apply das zweite Lagerungsset erstellt werden. Das dritte Lagerungsset bekam den Namen Lagerung3. Hier wurden unter Select Application Region die obere Reihe der Bohrung ausgewählt und unter Input Data in z-Richtung des polaren Koordinatensystems festgesetzt. Auch dies ist wieder mit OK und Apply zu bestätigen. Diese beiden Lagerungen wurden gewählt, weil der Haken über einen Bolzen mit dem Hebel verbunden ist und sich der Haken somit nur noch drehen kann. Damit war die Lagerung erzeugt.


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7.1.4 Materials und Properties und Load Case Für die Berechnung musste als nächstes das Material festgelegt werden. Hierfür wurde unter dem Punkt Materials: Create → Isotropic → Manual Input ausgewählt. Als Material Name wurde VA_Stahl angegeben. Unter Input Properties ist dann der E-Modul von 200000 N/mm² und die Querkontraktionszahl von 0,3 einzugeben. Dies wurde mit OK und Apply bestätigt. Dieses Material musste nun noch auf das Bauteil übertragen werden. Dies wurde unter dem Punkt Properties gemacht. Dort musste man Create → 3D → Solid auswählen. Der Property Set Name wurde als VA_Block definiert. Unter Input Properties musste unter Mat Prop Name „VA_Stahl“ ausgewählt und mit OK bestätigt werden. Unter Application Region → Select Members wurde das Solid 1 angeklickt und mit Add übernommen. Die Property ist mit Apply zu bestätigt. Im Punkt Load Case wurde unter Load Case Name der Name Lastfall1 definiert. Außerdem musste man unter Assign/Prioritize Loads/Bcs alle Lagerungen und Kräfte auswählen und mit OK bestätigen. Mit Apply wurde der Lastfall übernommen.

7.1.5 Berechnung

Abb. 7.1.5: Subcase Select

Nun konnte die Berechnung durchgeführt werden. Dafür wurde unter dem Punkt Analysis Analyze → Entire Model → Full Run ausgewählt. Als Job Name ist Haken gewählt worden. Als letztes musste dann noch unter Subcases Select der Lastfall1 ausgewählt werden. Dies wurde dann mit OK bestätigt werden. Um die Berechnung zu starten ist Apply zu drücken. Nachdem Nastran den Haken berechnet hat, musste unter dem Punkt Analysis Access Results → Attach XDB → both ausgewählt werden. Um das Ergebnis ansehen zu können, wurde dann nur noch unter Select Results File die Datei Haken.xdb ausgewählt.


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7.1.6 Darstellung der Ergebnisse Für die Interpretation der Ergebnisse muss berücksichtigt werden, dass die Krafteinleitung nicht ganz realitätsgetreu ist. Am realen Bauteil greift die Kraft auf der gesamten Kante des Hakens an und nicht nur an 9 Punkten. Somit würden sich die Spannungsspitze an dieser Stelle verringern. Außerdem ist die Geometrie in der Realität nicht ganz so scharfkantig, wodurch sich die Spannung auch noch mal reduzieren würde. Aber selbst diese höhere Spannung kann der Haken aushalten, da seine Streckgrenze bei 700 N/mm² liegt. Zudem würde in diesem Punkt keine Deformation auftreten, weil die gesamte Kante dafür deformiert werden müsste. Dafür ist die Spannung nicht hoch genug.

Abb. 7.1.6: Verformung des Hakens


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Abb. 7.1.7: Von Mises-Spannung des Hakens

Abb. 7.1.8: Spannung des Hakens in x-Richtung


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Abb. 7.1.9: Spannung des Hakens in y-Richtung

Abb. 7.1.10: Spannung des Hakens in z-Richtung


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7.2 Berechnung des Hebels Als zweites Element sollte nun der Hebel analysiert werden. Dieser überträgt die Zugkraft vom Haken auf den inneren Kern. Durch diesen Hebel wird nicht nur die spätere aufzubringende Kraft reduziert, die mit der Hand in das System eingebracht werden muss, sondern er transformiert auch die Zugkraft in eine leichter zu handhabende Druckkraft.

Abb. 7.2.1: Geometrie des Hebels


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7.2.1 Vorbereitung der Vernetzung

Leider wurde beim Hebel bei der Überführung von Catia in Patran versäumt, unter File →Import → Source Catia → Catia Options → Model Units…, → Model Unit Override die Einheit auf Millimeter umzustellen. Um nicht aber noch mal das Bauteil aus Catia zu importieren, wurde einfach das aktuelle Maß, welches nun in Inches war, mit einem Faktor von 25,4 raufgesetzt, um später bei der Analyse der Spannungen auf die gewohnten N/mm² zu gelangen. Unter dem Punkt Geometrie wurde daher bei Transform → Solid → Scale → Scale Factor eters in allen drei Koordinaten der Faktor 25.4 eingetragen. Mit einem Klick auf Apply expandierte das Bauteil auf seine Originalgröße in mm.

Abb. 7.2.2: Geometrie Param.

Bevor es mit der Vernetzung losgehen sollte, wurde zunächst für die spätere Lagerung ein neues Koordinatensystem, in der Mitte der langen Bohrung gesetzt. Unter Geometrie → Create → Point → ArcCenter, wurde in den Modus geschaltet, wo der Mittelpunkt dieses KS erstellt werden konnte. In Curve List wurden mit gehaltener Shifttaste die beiden äußeren Kurven angeklickt. Der nun ausgewählte Kreis verfärbte sich zur Kontrolle rot und mit einem Klick auf

Abb. 7.2.3: Umstellung auf Originalgröße Apply, wurde in dessen Mitte ein Punkt gesetzt. Nun konnte unter Create → Coord → Euler ein polares KS erstellt werden. Type wurde auf Cylindrical umgestellt. Die Lagerung sollte später so erstellt werden, daß der Hebel sich nur noch um die Mittelachse dieser Bohrung drehen kann. Daher war es notwendig die z-Achse dieses neuen KS’s auf diese Mittelachse zu legen, damit bei der Lagerung der Knoten auf der Mantelinnenfläche in Abb. 7.2.4:Rotation des KS


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r-Richtung erfolgen kann. Damit nun das neue KS, welches sich in der Erstellung nach dem Urspungs-KS (Coord0) richtet, auch seine Z-Achse auf der Mittelachse der Bohrung hat, musste bei Rotation Parameters eine Rotation um die erste Achse mit -90° erfolgen. Mit einem Klick auf Apply wurde das neue KS erstellt (siehe Abb.7.2.5).

Abb. 7.2.5: Resultierendes KS


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7.2.2 Vernetzung der Geometrie

Nun konnte die Vernetzung in Angriff genommen werden. Da die Borungen für die Lagerung und die Kraftangriffspunkte von entscheidender Bedeutung sind, mussten diese eine gleichmäßige und vor allem symmetrische Vernetzung erhalten. Zu diesem Zweck wurden die Innenflächen der Bohrungen separat vernetzt. Unter Punkt Elements wurde daher Create →

Mesh → 2 Curves ausgewählt. Zunächst wurden die beiden ersten kurzen Bohrungen vernetzt. Da später im Solid ein Tetraedernetz erstellt werden soll, musste noch Tria → IsoMesh → Tria6 gewählt werden. Anschließend wurde bei Control Element Size der Wert für Elements Along auf 6 und bei Elements Across auf 4 eingestellt. Dann wurden die beiden äußeren Halbkreise links und rechts der Bohrung angeklickt und mit einem

Abb. 7.2.6: Vernetzung der 1. Halbschale der Bohrung Klick auf Apply das Netz erstellt. Für die zweite Surfacefläche wurde dieser Vorgang wiederholt. Mit Equivalence wurden die beiden Halbnetze miteinander verschmolzen. Für die weiteren Bohrungen ging man ebenso vor. Bei der langen Bohrung in der Mitte wurde nur bei Elements Across der Wert auf 16 eingestelltElements Along blieb auf 4. Das Ergebnis ist in den Bildern 7.2.6 und 7.2

.

.7 zu sehen. Abb. 7.2.7: Komplettierte Vernetzung der Bohrungen Damit nun bei der Vernetzung des Solids die gerade eben erstellten Elemente und dessen Knoten erkannt werden, musste nun mit Associate → Element → Surface in Element List die neuen Elemente und bei Surface List die 6 Flächen der Bohrungen eingefangen werden.


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Die Vernetzung des Solids wurde mit Create → Mesh → Solid eingeleitet. Bei Elem. Shape, Mesher und Topology wurde Tet, Tet-Mesh und Tet10 eingestellt. Input List erhielt als Solid den gesamte Hebel und bei Global Edge Lengh wurde Automatic Calculation herausgenommen und der Wert auf 1 eingestellt. Dieser Wert stellte sicher, dass das Solid ein Netz erhielt, welches fein genug und über das gesamte Bauteil gleichmäßig verteilt ist. Mit Apply wurde dieser Vorgang abgeschlossen und man erhielt das folgende Ergebnis.

Abb. 7.2.8: Komplettierte Vernetzung des Hebels

Wie hier gut zu erkennen ist, wurden die vorher erstellten 2D-Elemente und Knoten erkannt und das 3D-Solid Mesh darauf angepasst. Um später bei der Berechnung aber keine Problem mit diesen 2D-Elementen zu haben, mussten diese nun wieder gelöscht werden. Unter Delete → Mesh → Surface wurden in der Surface List die ersten Surface Meshes somit wieder eingefangen und gelöscht.

Abb. 7.2.9: Anpassung an das vorherige Mesh


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Als letztes wurde noch das Netz optimiert. Hierfür wurde Optimize → Nodes→Cuthill – McKee ausgewählt. Minimization Criterion = RMS Wavefront. Dadurch wurden unnötige Knoten gelöscht und die Knoten neu nummeriert.

Abb. 7.2.10: Löschung der 2D Elemente

7.2.3 Kräfte und Lagerungen

Die Vernetzung war somit abgeschlossen und es konnte zum nächsten Punkt Load/ BCs übergegangen werden. Hier sollten nun als erstes die Lagerungen erzeugt werden. Für die erste Lagerung wurde nun auch das vorher erstellte KS benötigt. Unter Create → Displacement → Nodal wurde zunächst der Name eingegeben. Hier Lager1. Bei Input Data wurde bei Translations [T1 T2 T3] nur T1 mit < 0, , > aktiv gesetzt. Mit der Anwahl von Coord1 in Analysis Coordinate Frame, entspricht dies der Radius Achse des vorher erstellen neuen KS’s. Unter Select Aplication Region sollten nun alle Knoten der Mantelinnenfläche eingefangen werden. Um dieses zu erledigen behalf man sich einem kleinen Trick. Erstmal

wurde die Ansicht so gewählt, dass die entsprechende Bohrung den gesamten Bildschirm ausfüllt und Geometric Filter auf FEM gesetzt. Nun wurde bei der Auswahl anfänglich zusätzlich die Strg-Taste gehalten. Darauf wechselte der Auswahlkasten in einen Spline, der step by step zu einem Kreis, direkt über der Umrandung zusammengezogen wurde. Somit wurde sichergestellt, dass auch nur die Knoten auf der Mantelinnenfläche ausgewählt werden (Abb.7.2.11). Nach Add und Ok wurde diese Auswahl übernommen.

Abb. 7.2.11: Auswahl der Knoten auf der Mantelfläche


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Und es konnte mit Apply die Lagerung gespeichert werden (Abb. 7.2.12). Unter dem Namen Lager1.1 wurde hiernach die Lagerung erstellt, die die Knoten auf einem der äußeren Kreise zusätzlich in z-Richtung festhält. Um diese Knoten einzufangen wurde die Vorgehensweise wie eben beschrieben wiederholt, jedoch wurde außerdem links neben der Eingabe das erste Icon ganz oben (Toggle visible entities only selection) ausgewählt. Mit diesem Icon ist es möglich lediglich

Abb. 7.2.12: Ausgewählte Knoten r Knoten auszuwählen, die sich auf de Oberfläche befinden. So konnten mit der gleichen Methode (Spline) nur die äußeren Knoten eingefangen werden. Nach Klick auf Add, Ok und Apply war Lager 1.1 auch schon fertig. Das Lager2 wurde an die hintere obere Kante gesetzt. Dazu wurden die Knoten auf dieser Kannte ausgewählt und in z (T3) festgesetzt. Zu beachten war hier nur, dass das Analysis Coordinate Frame wieder auf Coord0 umgestellt wurde, um wieder ein kartesischen Lager zu erhalten. Nachdem auch dieses getan war, war die gesamte Lagerung des Hebels fertig und es konnten gleich im Anschluss die angreifenden Kräfte erstellt werden.

Abb. 7.2.13: Lagerung 2


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Der Hebel ist über einen Bolzen mit dem Haken verbunden. Somit ist der Angriffspunkt der Kraft in der Mitte der Bohrung und über die gesamte Länge verteilt. Bevor man nun also die Kräfte erstellen konnte, mussten mit Element → Create → Node → ArcCenter Knoten definiert werden, auf denen die Kräfte angreifen sollten. Mit gehaltener Schifttaste wurden die 8 Curves um die vordersten Bohrungen ausgewählt. Nach Apply wurden dann 4 Knoten

erstellt, die sich jeweils im Zentrum dieser Kreise befanden. Da die Kraft gleichmäßig auf das Bauteil übertragen werden sollte, mussten noch weitere Knoten erzeugt werden. Hierzu wurde nach Create → Node → Interpolate gewechselt. Für die Erste Bohrung wurde Number of Interior Nodes auf 7 gestellt und anschließend die beiden sich gegenüberliegenden Knoten angewählt. Mit einem Klick auf Apply wurde dieser

Abb. 7.2.14: Knoten für Kraftangriffspunkte Vorgang beendet und 7 weitere

greifen.

Knoten in der Bohrung erstellt. Dieser Vorgang wurde für die zweite Bohrung wiederholt. Nun waren die Angriffspunkte der Kräfte (insgesamt 18 Stück) erstellt und es konnte mit der Erzeugung der Kräfte fortgefahren werden. Mit Load/BCs → Creat → Force → Nodal kam man in den Modus zur Erstellung von Kräften. In den Inputdata wurde 1.548 für F1 und -8.781 für F3 eingetragen. F2 blieb auf 0. Bei Application Region wurde FEM eingestellt und die vorher erstellten Kanten eingefangen. Das Ergebnis ist in Abb. 7.2.16 und 7.2.17 zu sehen. 18 einzelne Kräfte mit jeweils 8,916 N die zusammen eine Kraft von 160,5 N ergeben und unter einem Winkel von 10° in negativer z-Richtung in der Mitte der Bohrung an

Abb. 7.2.15: Kraftkomponente


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Abb. 7.2.16: Angreifende Kräfte in der Bohrung Abb. 7.2.17: Angreifender Winkel Die Kräfte standen nun aber noch frei in der Luft, ohne Kontakt zum eigentlichen Material. Dazu mussten noch so genannte MPC’s (Multipoint Constraints) erstellt werden. Dieses sind Abhängigkeiten, bei denen mehrere Knoten fest mit einem frei beweglichen Knoten

verbunden werden. Um diese nun zu erstellen wurde in den Modus Elements → Create → MPC → RBE2 gewechselt. Mit Define Terms gelang man schließlich in den Bereich wo deren Parameter eingetragen werden konnten. Als erstes wurden alle 6 Freiheitsgrade (DOF’degrees of freedomShift angewählt. Mit einem Klick auf CDependend wurden dann

Abb. 7.2.18: Erstellung der ersten 10 MPC’s die abhängigen Knoten

s – ) mit

reate

gesetzt.


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Da der Haken die Kraft über einem Bolzen auf den Hebel überträgt, resultiert die Krafteinleitung in das Material in einem Winkel von 60°. Um dieses zu erfüllen, wurden mittels Schifttaste die 10 Knoten auf der Oberfläche gewählt, die zusammen auf einer Linie zu beiden Seiten einen Winkel von ungefähr 60° aufspannen. Mit Apply wurden die Knoten übernommen und es wurde automatisch Create Independend angewählt. Hier wurde der Knoten angeklickt, welcher als Krafteinleitungspunkt genau senkrecht über dieser Linie steht. Das Ergebnis zeigt Abb. 7.2.19. Dieses wurde für alle weiteren 17 MPC’s entsprechend getätigt und es resultierte das Ergebnis wie in Abb. 7.2.17 dargestellt. Somit war die Erstellung der Lagerung und der Kräfte beendet.

Abb. 7.2.19: 9x10 MPC’s in der ersten Bohrung

Abb. 7.2.20: Komplettierung der MPC’s


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7.2.4 Materials und Properties und Load Case

Nun musste unter Materials noch ein Material definiert werden. Da der Hebel in VA-Stahl (X5CrNi 18-10) ausgelegt werden sollte, wurde bei Materials → Create → Isotropic → Manual Input in Material Name der Name X5CrNi 18-10 definiert. In Input Properties wurden dann die Materialeigenschaften eingetragen. Elastic Modulus = 200000, Poisson Ratio = 0.3 und Density = 0.0000079. Mit Properties → Create → 3D → Solid konnten diese Materialeigenschaften auf das Bauteil übertragen.

Abb. 7.2.21: Materialauswahl Hierzu wurde ein Name in Property Set Name eingetragen (Hebel). Bei Input Properties konnte anschließend mit einem Klick auf das Icon Mat Prop Name eine Liste geöffnet werden, in der das so eben erstellte Material angewählt und somit in Material Name übernommen wurde. Mit Ok wurde dieses bestätigt und es musste abschließend noch in Select Members geklickt werden, um danach das Solid einzufangen und mit Add und Apply zu übernehmen.

Abb. 7.2.22: Materialeigenschaften


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Unter Load Cases → Create wurde in Load Case Name der Name des Lastfalles eingetragen (Zugkraft). Mit einem Klick auf Assign/Prioritize Loads/BCs, konnten die einzelnen Lager- und Kraftfälle angeklickt werden, die dann automatisch in die untere Liste übernommen wurden (Abb. 7.2.23). Mit OK und Apply wurden die Einstellungen gespeichert. Dieses konnte man auch daran erkennen, dass nun in der Liste Existing Load Cases der Name des Lastfalles (Zugkraft) übernommen wurde. Nun waren alle Vorbereitungen abgeschlossen und es konnte mit der Berechnung fortgefahren werden.

Abb. 7.2.23: Assign/Prioritize Load/BCs

7.2.5 Berechnung

Mit Analysis → Analyze → Entire Model → Full Run konnte die Berechnung begonnen werden. In Job Name wurde der Name der Rechnung eingegeben (Hebel) und in Subcases Select der Belastungsfall (Zugkraft) aus der Liste ausgewählt. Mit Ok und Apply wurde die Berechnung gestartet. Diese dauerte zwischen 5 bis 6 Minuten. Anschließend musste noch unter Acces Results → Attach XDB → Both die Rechnung ausgelesen werden. Hierzu musste unter Select Results File die .xdb-Datei angeklickt und mit Ok und Apply bestätigt werden.


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Abb. 7.2.24:Select .xdb File

7.2.6 Darstellung der Ergebnisse

Mit Results → Create → Fringe konnte aus der Liste Select Result Cases die Berechnung angewählt und mit Select Fringe Results die verschiedenen Ergebnisse analysiert werden. Im Folgenden werden die erzielten Ergebnisse dargestellt.

Abb. 7.2.25: Verformung des Hebels


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Abb. 7.2.26: Von Mieses Spannung über den gesamten Hebel

Abb. 7.2.27: Max. von Mieses Spannung im Kraftangriffspunkt


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Abb. 7.2.28: Spannung des Hebels in x-Richtung

Abb. 7.2.29: Spannung des Hebels in y-Richtung


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Abb. 7.2.30: Spannung des Hebels in z-Richtung

Abb. 7.2.31: Entstehende Kräfte am Hebel (Kraftübertragung)


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7.3 Berechnung des Kerns

7.3.1 Vorbereitung der Vernetzung Nach dem Import der Geometrie des Kerns (Beschreibung siehe Punkt 6) musste zunächst wieder ein polares Koordinatensystem erstellt werden, um den Kern einfacher lagern zu können. Als erstes wurde im Punkt Geometrie Create → Coord mit der Method Normal ausgewählt. Weil das Koordinatensystem seinen Ursprung im Mittelpunkt des Kerns hat (siehe Punkt 5), kann die Spitze des Kerns als Origin verwendet werden. Als Fläche, in der die r,ϕ-Ebene liegen soll, wurde das Solid 1.16 gewählt.

Abb. 7.3.1: Koordinatensystemerstellung


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Zusätzlich musste noch ein Kreis in die Geometrie gezeichnet werden, um später die Kräfte der Feder richtig übertragen zu können. Bisher war nur ein Punkt dieses Kreises vorhanden. Dies ist der Punkt, an dem die Bohrung vorhanden ist. Um einen Kreis zu zeichnen mit einem Durchmesser von 20 mm, der an diesem Punkt anliegt, musste zunächst ein Punkt auf die gegenüberliegende Fläche projiziert werden. dafür wurde im Punkt Geometrie Create → Point → Project ausgewählt werden. Als Point ist der Point 1 und als Curve Solid 1.4.2 angegeben worden (siehe Abb. 7.3.2).

Abb. 7.3.2: Erstellung des Kreises Zwischen diesen Punkten musste dann der Mittelpunkt des Kreises gezeichnet werden. Da der Kreis aber nicht über die gesamte Breite gehen soll, musste bei Create → Point → Interpolate unter Point Spacing Method „Nonuniform“ angeklickt werden und als Verhältnis L2/L1 = 1.55 eingegeben werden. Zur Erstellung des Kreises ist Create → Curve → 2D Arc2Point auszuwählen und als Center Point List der gerade erstellte Punkt zu wählen. Als Starting Point List und Ending Point List wurde jeweils Point 1 benutzt. Außerdem musste noch die Constuction Plane List auf Coord 0.1 gesetzt werden. Damit ist der Kreis erstellt.


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Als nächstes mussten der Kreis und die Kurve, an dem der Hebel angreift (bereits durch CATIA gegeben) mit den Oberflächen verbunden werden, damit diese beim Erstellen des Netzes berücksichtigt werden. Dafür musste Associate → Curve →Surface aufgerufen und als Curve List der Kreis (Curve 2) und als Surface List das Solid 1.12 eingetragen werden. Dasselbe wurde noch mit der Linie (Curve 1) und der Fläche (Solid 1.11), an der diese Linie anliegt, gemacht.

Abb. 7.3.3: Verbinden des Kreises mit der Oberfläche

7.3.2 Vernetzung der Geometrie Damit auf den Kreis und der Linie eine definierte Anzahl an Knoten angreift, musste unter Elements Create → Mesh Seed →Uniform ausgewählt werden. Als Number (Anzahl der Elemente an der Kurve) wurde beim Kreis eine 10 und bei der Linie eine 5 eingetragen. Da die beiden Kurven jedoch nur mit der dazugehörigen Oberfläche verbunden sind, mussten diese zuerst über Create → Mesh → Surface vernetzt werden. Hierfür wurde als Elem Shape „Tria“, als Mesher „Paver“ und als Topology „Tria6“ ausgewählt. Als Surface List ist die jeweilige Oberfläche gewählt worden (Solid 1.12 und Solid 1.11). Beim Kreis war die Global Edge Length 2 und bei der Linie 3 (siehe Abb. 7.3.4)


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Abb. 7.3.4: Surface - Mesh - Erstellung Als nächstes musste das Mesh für den gesamten Körper erstellt werden. Da zwei Flächen schon vernetzt sind, übernimmt Patran diese Knoten für die Erstellung des Mesh’s für den Körper. Als Global Edge Length wurde eine 3 gewählt, um den Körper relativ fein zu vernetzen. Zusätzlich ist Tet → TetMesh → Tet10 benutzt worden. Das Netz sah folgendermaßen aus:

Abb. 7.3.5: Mesh – Erstellung beim Kern


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Nachdem das Mesh erstellt worden ist, mussten noch die beiden Oberflächennetze gelöscht werden, weil beim Oberflächennetz 2D-Elemente erstellt werden, die jetzt nicht mehr benötigt werden. Dies ist jedoch nicht gewollt. Somit wurde über Delete → Mesh → Surface die beiden Oberflächen ausgewählt und gelöscht. Als letztes wurde noch das Netz über Cuthill – McKee optimiert.

7.3.3 Kräfte und Lagerungen Die Kräfte und Lagerungen, die in Punkt 5 beschrieben wurden, mussten nun noch auf die Knoten verteilt werden. Auf die 6 Knoten der Linie, an der der Hebel angreift, müssen 53,5 N verteilt werden. Die Kraft an den Knoten hat somit folgende Komponenten:<-8.916667, 0., 0.>. Auf die 10 Knoten, die an dem Kreis anliegen, an dem die Feder angreift, müssen 22,08 N verteilt werden. Die Knoten haben somit die Komponenten <-2.208, 0., 0.>. Der Kern hat also 2 Force-Sets.

Abb. 7.3.6: Kräfte am Kern


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Unter Punkt 5 wurde auch beschrieben, wo der Kern zu lagern ist. Dies musste dann noch umgesetzt werden. Der oberste Knoten wurde in x-Richtung des Koordinatensystems 0 festgesetzt. Dieser Knoten hat die Nummer 680. Das zweite Lagerungsset sollte die Hülle simulieren. Der Kern kann sich also nicht in r-Richtung des Koordinatensystems 1 bewegen. Es musste also der gesamte Rand des Kerns ausgewählt werden. Dafür wurde Create → Displacement → Element Uniform eingestellt. Wenn dann unter Select Application Region der Geometry Filter auf Geometry gestellt wurde, konnten die Oberflächen des Kerns ausgewählt werden. Die, für die Lagerung, wichtigen Oberflächen sind: Solid 1.1, 1.2, 1.17, 1.18, 1.19 und 1.20. Diese Flächen wurden dann in r festgesetzt. Bei der dritten Lagerung ist auf das selbe Hilfsmittel zurückgegriffen worden. Hierbei musste der Kern gegen Verdrehung gelagert werden. Dafür wurden die beidem Seiten der Nut (Solid 1.7 und 1.13) ausgewählt. In der Realität übernimmt die Nut dieselbe Aufgabe. Diese Flächen wurden dann in ϕ-Richtung von Coord. 1 festgesetzt.

Abb. 7.3.7: Lagerung des Kerns

7.3.4 Materials und Properties und Load Case Für die Berechnung musste als nächstes das Material festgelegt werden. Hierfür wurde ein E-Modul von 70000 N/mm² und die Querkontraktionszahl von 0,33 eingegeben. Dies ist als Material unter dem Name Aluminium abgespeichert worden. Unter dem Punkt Properties wurde das Material dann in der Property Alu_Block mit dem Kern verbunden. Bei Load Cases musste dann der Lastfall1 mit den vorher beschrieben Kräften und Lagerungen erstellt werden.


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7.3.5 Berechnung Nun konnte die Berechnung durchgeführt werden. Dafür wurde unter dem Punkt Analysis Analyze → Entire Model → Full Run ausgewählt. Der Job Name ist als Kern benannt worden. Nachdem Nastran den Kern berechnet hat, musste unter dem Punkt Analysis Access Results → Attach XDB → both ausgewählt werden. Um das Ergebnis ansehen zu können, musste dann nur noch unter Select Results File die Datei Kern.xdb angeklickt werden.

7.3.6 Darstellung der Ergebnisse Für die Interpretation der Ergebnisse muss berücksichtigt werden, dass die Krafteinleitung und die Lagerung nicht ganz realitätsgetreu ist. Die Kräfte greifen an nicht 6 bzw. 10 Punkten an, sondern über die gesamte Kurve verteilt. Dies würde die Spannung weiter verringern. Auch die Lagerung des obersten Punktes des Kerns ist nicht realitätsgetreu, weil der Benutzer mit der gesamten Hand auf den Kern drückt. Die Spannung wäre in der Realität also nicht so groß. Aber trotz dieser Abweichungen zeigt die Berechnung, dass der Kern den Belastungen ohne Probleme stand hält.

Abb. 7.3.8: Von Mises – Spannung des Kerns


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Abb. 7.3.9: Von Mises – Spannung des Kerns (Ansicht 2)

Abb. 7.3.10: Spannung des Kerns in x-Richtung


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Abb. 7.3.11: Spannung des Kerns in y-Richtung

Abb. 7.3.12: Spannung des Kerns in z-Richtung


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Abb. 7.3.13: Verformung des Kerns


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7.4 Berechnung der Hülle Das Ergebnis der Berechnung des Hebels zeigt, dass die Hülle nur mit 24,6 N und der Federkraft von 22,08 N belastet wird. Da die Hülle relativ dick und die Belastung geringer ist, als bei allen anderen Bauteilen, werden die auftretenden Spannung auch nur sehr gering sein. Aus Handhabungsgründen soll die Hülle auch nicht dünner gestaltet werden. Deshalb wurde im weiteren keine Berechnung der Hülle durchgeführt.

8. Auswertung und Optimierung

8.1 Optimierung des Hakens Der Haken hält die Belastung (maximal 634 N/mm²), die durch das Öffnen einer Flasche entstehen. Wenn jedoch die Aufnahme für die Flasche optimiert wird, kann der Haken verkleinert werden.

Abb. 8.1: Optimierung des Hakens Wenn der Haken verkleinert wird, kann der Öffner leichter werden und somit handlicher werden. Die Optimierung könnte sein, dass die scharfkantigen Ecken (siehe Pfeil in Abb. 8.1) abgerundet werden, und somit mehr Material vorhanden ist, auf das sich die Spannung verteilen kann.


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8.2 Optimierung des Hebels

Die auftretenden Spannungen am Hebel liegen mit maximal 65,9 N/mm² deutlich unter der Belastungsgrenze des Materials. Dies lässt die Überlegung zu, den Hebel von Grund auf neu zu gestallten. Dieser könnte in seinen Abmaßen erheblich reduziert werden. Es könnten z.B.

ie beiden Stege, an denen der Hebel mit dem Haken verbunden ist, schmaler ausgelegt werden. Des Weiteren könnte ein anderes Material gewählt werden, z.B. der gleiche

Bauteilen. Dieses könnte unter Umständen dazu hren, dass bei erhöhter Abnahme im Einkauf, der Preis für die Aluminiumlegierung gesenkt

der Haken in VA-Material ausgelegt wird, rt werden kann, um somit die Produktion sich allein auf

8.3 Optimierung des Kerns Der Kern erfährt beim Öffnen einer Flasche keine großen Spannungen (maximal 31,7 N/mm²), aber sein Radius kann nicht verkleinert werden, weil dies den Öffner unhandlich machen würden. Es könnte aber der Steg, an dem die Feder angreift, dünner gemacht werden, um Höhe und Gewicht zu sparen. Zudem könnte in Betracht gezogen werden, dass der Kern nicht mehr als Vollmaterial ausgelegt wird. Er könnte als Hohlzylinder gefertigt werden, der eine abschraubbare Kuppel erhält. Dieses würde den Fertigungsaufwand zwar erheblich steigern, aber in Punkten wie Materialverbrauch und Gewicht würde man enorm gewinnen. Ob dieses den erhöhten Produktionsaufwand wieder ausgleicht oder gar Kosten einspart wird Teil einer anderen Fragestellung sein und im Weiteren dieser Projektarbeit nicht mehr hinterfragt.

d

Nichteisenwerkstoff wie bei den anderenfüwerden könnte. Zudem könnte, wenn nun nur nochdieser als Zukaufteil deklarieNichteisenwerkstoffe spezialisieren kann. Dieses könnte wieder zu Einsparungen in Personal und Maschinen genutzt werden.


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9. Schlussfolgerung Abschließend kann gesagt werden, dass der gesamte Flaschenöffner den auftretenden Belastungen stand hält und somit in Punkto Sicherheit den Anforderungen entspricht. Jedoch könnte er in seinen Produktionskosten, aufgrund erheblicher Materialeinsparungen, reduziert werden. Zudem würde die spätere Handhabung durch den Kunden, durch diese Gewichtsersparnis, erleichtert werden.


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10. Quellen [1] Bertram, Björn: FEM–Berechnung mit Patran/Nastran am Beispiel eines Legosteins, 2004 [2] Schütze, Daniel: FEM-Analyse mit Patran/Nastran am Beispiel eines T-Bracket, 2005 [3] Schreck, T.: FEM-Analyse mit Patran/Nastran am Beispiel einer abgesetzten Welle, 2005

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Jens Wolter Christian Grimm WS 06/07 - hs- · PDF fileCATIA V5 und dann in Patran/Nastran überführt werden. Sollte dies nicht möglich sein, wird der Öffner vereinfacht in Patran/Nastran