Simulation eines Lastfalls auf einer zahnstangenartigen Metallstruktur

[fany]

Hallo ihr alle

Zum ersten Mal auf dieser Seite, also hoffe ich, dass ich nicht an den falschen Ort gehe, um meine Frage zu stellen. Ich messe zuerst die Temperatur, um zu wissen, ob ich es mir leisten kann, Sie um Hilfe zu diesem Thema zu bitten. Wenn das der Fall ist, würde ich natürlich mehr Informationen hinzufügen.

Hier ist mein Problem: Ich möchte einen Lastfall auf einer Metallstruktur simulieren, und ich habe den Arbeitsbereich Generative Strukturanalyse noch nie zuvor verwendet...

(Zur Information: Es handelt sich um ein zweistöckiges Lagerregal mit 4 Lagerplätzen, und jedes Stockwerk muss 500 kg tragen können), d.h. insgesamt 2 Tonnen.

Ich habe mir viele Tutorials angesehen, und ich glaube nicht, dass ich in den Einstellungen einen Fehler gemacht habe.

ABER.... Ich habe ein wenig Schwierigkeiten, die Ergebnisse zu interpretieren. In Bezug auf die Verschiebungen an den Knoten scheint es richtig zu sein, aber in Bezug auf die Von-Mises-Bedingung ist nichts weniger sicher... Also fürchte ich, dass ich die Struktur überdimensioniert habe... oder umgekehrt.

Ich starte in RDM. Bitte seien Sie nachsichtig^^

Ich bitte niemanden, der die Arbeit für mich erledigt, ich möchte nur einen Rat über meine Ergebnisse erhalten und mir sagen, ob ich die Elastizitätsgrenzen meines Materials überschreite, ob sich die Struktur verformt usw.

Vielen Dank im Voraus

 

Fany

 

 

 

[stefbeno]

Dann sind Sie hier genau richtig.

Wenn Sie nun möchten, dass wir Ihre Ergebnisse kommentieren, müssen Sie uns Folgendes geben:
- Eingabedaten (Lasten, Randbedingungen, etc.)
- Ihre Ergebnisse.

A priori würde ich sagen, dass, wenn die Verschiebung gut ist, auch die Einschränkungen es sind (die 2 sind immer noch eng miteinander verbunden).

[fany]

Hallo und vielen Dank für Ihre Antwort.

Wie in meiner ersten Nachricht gesagt, fange ich gerade erst an und habe mir Catia autodidaktisch angeeignet, ich hoffe, dass ich Ihnen die notwendigen Informationen zur Verfügung stellen kann.

Das Gestell muss ein Gesamtgewicht von 2000 kg (500 kg pro Tablett) tragen können.

Ich stelle das Foto des Racks ein, damit Sie besser verstehen, worum es geht.

Die Struktur besteht aus Stahl. Ich habe gesehen, dass die Streckgrenze für Stahl zwischen 255 und 355 MPa liegt. Wenn ich richtig verstanden habe, erfährt das Material, sobald diese Grenze überschritten ist, eine irreversible Verformung (ich beginne von einem langen Weg ^^)

 

Dadurch, dass ich die Struktur auflockern möchte, habe ich den Eindruck, dass die Verschiebung an den Knoten ausgeprägter geworden ist:

Ich bekomme eine Übersetzung bei maximalen Knoten von 0,644 mm (ist das akzeptabel? es scheint mir bcp)

Und das kritischste Von-Mises-Kriterium ist 2,39e07 Nm²  (Das ist der Punkt, an dem ich mir Sorgen mache... Das scheint mir besorgniserregend zu sein, nicht wahr?)

--> andere Frage (sorry, wenn meine Fragen dumm erscheinen): Warum steigt der Wert des VM-Kriteriums, je mehr Sie das Mesh verfeinern?

 

Vielen Dank im Voraus für Ihre Hilfe.

 

[thoms]

Hallo fany,

 

Erste Bemerkung: Ihre Fallstudie scheint mehrere Symmetrieebenen zu haben. Sie könnten ein Viertel des Modells untersuchen, indem Sie Vereinfachungsannahmen treffen. was Ihnen ermöglichen würde, so viel Zeit wie möglich bei Berechnungen zu sparen;)

Für die Elastizitätsgrenze von Stahl hängt es davon ab, was Sie verwenden möchten, 235, 355, 480 Mpa...

Jenseits der Elastizitätsgrenze bewegt man sich in das plastische Feld = die Verformungen sind dauerhaft.

Für den Abhängigkeitswert, der mit dem Netz zunimmt, scheint er für eine Singularität charakteristisch zu sein. (bezogen auf eine Einbettung oder einen spitzen Winkel oder ein schlechtes Netz) Je mehr Sie Ihr Netz verfeinern, desto mehr tendiert Ihre Einschränkung in Richtung unendlich. Aber diese Einschränkung ist nicht real, da sie einem Modellierungsfehler entspricht.  Manchmal ist es unmöglich, auf diesen Fehler zu verzichten, um ein kohärentes Modell zu haben. Wir müssen nur lernen, diese Singularitäten zu erkennen.

 

Aber für einen Anfänger sind Sie schon sehr weit!

[fany]

Hallo Thom@s und vielen Dank für Ihren Rat.

In der Tat gibt es Symmetrieebenen, ich hatte nicht den Reflex, sie zu vereinfachen! Vielen Dank

Was die Einschränkung betrifft, die mit dem Netz zunimmt, kann ich nicht verstehen (naja, ich verstehe, was Sie mir erklärt haben, es war sehr klar), aber... Ich habe ein Modell so einfach wie möglich gemacht: ein 50x50x2mm Rohr, das auf 100mm extrudiert und an einem seiner Enden versenkt wurde)

Dann übte ich eine verteilte Kraft auf den Rand am Ende dieses Rohres aus, auf die ich eine mehr als kleine Kraft ausübte: -1N

--> auch hier finde ich mich mit einer VM-Einschränkung wieder, die mir im Vergleich zu dieser Situation riesig erscheint. Ich habe wahrscheinlich ein Problem, oder ? (1.11e04 Nm²) --> wenn ich es mit der Elastizitätsgrenze von Stahl vergleiche... Es würde bedeuten, dass es sich verformt. Wie ist das möglich? Ich muss mich geirrt haben, denn in diesem Fall glaube ich nicht, dass es an einer Singularität im Netz oder einem Modellierungsfehler liegt.

 

Ps: Ich kenne mehr oder weniger die Volumenmodellierung unter catia (Oberfläche ist es eine andere Geschichte ^^), ich bin meistens neu bei RDM:)

Danke noch einmal

 

[Luc25]

Hallo 

Was die Singularität betrifft, so ist Catia standardmäßig kein sehr guter Mesher, was bedeutet, dass es Gefahr läuft, verzerrte Elemente zu erzeugen oder im Vergleich zu anderen sehr klein zu sein, was zu lokalen Überspannungen führen kann. Aber in der Tat sind diese Einschränkungen nicht "physisch" und wir können sie ignorieren, wenn sie sich nicht in einer kritischen Zone befinden. Oder Sie müssen den Bereich überarbeiten, um ein Netz von besserer Qualität zu erhalten. 

Bei der Nachbearbeitung von Spannungen verformt sich Ihre Struktur nicht stark und die Elastizitätsgrenze wird nicht überschritten. Wenn die Streckgrenze des Materials 255 bis 355 MPa beträgt, beträgt die berechnete Spannung 2,39e07N/m²=23,9 MPa, also liegt sie deutlich unter dem Grenzwert. 

[fany]

So viel zu mir... Ich habe es in den Einheiten vermasselt (ich dachte, ich wäre in N/mm²) und tatsächlich nein, ich bin in N/m²

Was mir für mein einfaches Beispiel (Rohr 50x50x2mm, Länge 100mm, Kraft von 1N) --> meine von mises-Einschränkung erscheint mir viel logischer^^

Am Ende, wenn ich dieses Einheitenproblem vergesse, erhalte ich eine maximale Von-Mises-Einschränkung von 7,66e06 N/m² --> oder, wenn ich mich nicht irre: 7,6 MPa

Können wir auf der Grundlage des Prinzips, dass die elastische Spannung meines Materials (Stahl) zwischen 255 und 355 MPa liegt, sagen, dass es keine Verformung geben wird? Und dass sich die Struktur nicht verformt?

Vielen Dank

[fany]

Danke l.vircondelet, unsere Antworten müssen eingestreut gewesen sein, ich habe deine nicht gesehen, als ich meine letzten Antworten geschrieben habe. Vielen Dank, dass Sie auch meinen Gerätefehler erkannt haben:)

Also ja, ich bin weit unter der Elastizitätsgrenze. Gute Nachricht^^

Ein großes Dankeschön an euch alle für eure Zeit

[stefbeno]

Ohne Böswilligkeit sollten Sie bereits vor der Simulation die Grundlagen des RDM beherrschen.

Wenn Sie schreiben:
"Ich bekomme eine maximale Von-Mises-Beschränkung von 7,66e06 N/m² --> oder, wenn ich mich nicht irre: 7,6 MPa. Können wir auf der Grundlage des Prinzips, dass die elastische Spannung meines Materials (Stahl) zwischen 255 und 355 MPa liegt, sagen, dass es keine Verformung geben wird? Und dass sich die Struktur nicht verformt?"

Wenn es Spannungen gibt, gibt es Verformungen.
Es stellt sich die Frage, ob diese Verzerrung (so gering sie auch sein mag) ein Problem in Bezug auf die Anwendung darstellt oder nicht.
In Ihrem Fall (Lagerregal) können wir problemlos Verformungen akzeptieren, die durch eine Spannung von 80% der Elastizitätsgrenze entstehen.
Für eine Präzisionsanwendung (wie ein Laserhalter für Tokamak) ist eine Verformung von qq. Zehntel mm werden bestraft.

[fany]

Hallo nochmal,

Da es das erste Mal ist, dass ich eine Metallstruktur dimensioniere, würde es mir enorm passen, wenn Sie mir Ihre Meinung sagen würden, damit ich nicht zu viel vermassle.

Ich habe alle Ratschläge, die Sie mir gegeben haben, zur Kenntnis genommen. Aber ich bin mir meiner selbst nicht sicher. Anbei finden Sie einen Ordner, der mein Rack und die Analyse enthält.

Könnte mir eine wohltätige Seele sagen, ob die Parameter, die ich gesetzt habe, gut für mich sind, um die Ergebnisse zu nutzen?

• Für die Größe des Maschens habe ich 15mm verwendet
• Pfeil: 2mm (aber ich gebe zu, dass ich es etwas zufällig gemacht habe)
• Verteilte Kräfte auf die oberen Geschosse: Ich habe mich für die Anwendung an den Außenkanten entschieden, weil es für mich die Simulation des kritischsten Lastfalls ist
• Verteilte Kräfte auf die unteren Geschosse: Ich habe sie auf die Auflageflächen (also auf die 2 x 3 Rohre) aufgebracht
• Vertieft auf Höhe der 4 Platten

Ich bekomme:

• Von Mises max: 6.55e07 Nm²
• Maximale Knotenverschiebung: 0,58 mm

Was mich beunruhigt, ist, dass, selbst wenn ich meine aufgewendeten Kräfte verdopple (von 5.000 N auf 10.000 N, d.h. 4 T insgesamt), die Streckgrenze immer noch nicht überschritten wird... Aber mein Gepäckträger ist auch kein Panzer... Es ist seltsam, nicht wahr?)

Ist das der Grund, warum ich zu dir komme:)

Noch eine Frage: Ich habe gesehen, dass alle Teile an den Hauptkörper montiert werden mussten, um den Lastfall simulieren zu können. Also habe ich meinerseits alles mit einer booleschen Operation zusammengefügt. Reicht das aus, um Schweißnähte zu simulieren? Ist das die richtige Lösung?

Vielen Dank im Voraus für Ihre wertvolle Hilfe

Fany

analyse_rack.rar

[fany]

In der Tat , stefbeno, ich habe mich schlecht ausgedrückt.

Ich bin ein Anfänger in RDM UND Simulation^^

Ich habe gezögert, bevor ich mich auf dieser Website registriert habe,  um nicht mit dummen Fragen zu enden. Aber ich bereue es nicht, ich lerne im Laufe der Zeit. Ich nehme Ihren Kommentar nicht schlecht, ganz im Gegenteil, alle Ihre Antworten sind für mich konstruktiv.

Ich habe mich in der Tat schlecht ausgedrückt, ich wollte eher sagen "irreversible Verformung", wenn man das natürlich sagt... die Art von Verzerrung, die nicht akzeptabel ist.

Es stimmt, dass ich für meine Anwendung eine gewisse Verzerrung akzeptieren kann, weil, wie Sie sagten, ich mich nicht in einer Präzisionsanwendung befinde, bei der ich verstehe, dass dies sehr wichtig ist.

Vielen Dank für die Klarstellung!

 

 

[fany]

Nein? Niemand, der einen Blick darauf wirft und mir seine Expertenmeinung gibt? ^^

[yvest]

Hallo

Ja, dein Gestell ist ein Panzer:)

Genau dank dieser Art von Studie können wir feststellen, ob eine Empfängnis gültig ist oder nicht.

Diese Art von Struktur erfordert immer noch einen Sicherheitsfaktor und sollte nicht so genau wie möglich ausgeführt werden.

Es scheint mir, dass der CS für diese Art von Struktur 4 ist (zu bestätigen durch die normativen Texte).

Schweißnähte müssen berücksichtigt werden. In der WEZ ist der Widerstand geringer. Ich kenne Catia nicht, aber angesichts der Gasanlage muss es genug geben, um es zu tun.

Für die Verformung ist nur darauf zu achten, dass sie unter Last nicht zu groß ist. (z. B. basierend auf einem Verformungs-/Längenverhältnis)

Herzliche Grüße.

 

[psx59]

Hallo Fany,

Ich habe mir Ihre Kalkulation angeschaut.

In der Tat wirkt es überdimensioniert. Aber ich habe einige Bemerkungen zu Dingen, die man als Anfänger in Rdm und auf Catia GSA nicht wissen kann:

1) Ihre Struktur besteht aus dünnen Rohren und die Längen der Stäbe sind im Verhältnis zu ihrem Querschnitt lang, so dass Sie 2D-Schalenelemente oder 1D-Elemente verwenden müssen.
Ihre tetraedrischen Elemente sind hier sehr groß und daher sehr zerquetscht, und ich würde den Werten, die aus ihnen herauskommen, nicht zu viel trauen.
Die Haut müsste dann aus jedem Riegel extrahiert und dann verschoben werden, um eine neutrale Faser zu bilden. Diese neuen Häute würden dann in Vierecken ineinandergeschlungen und mit einer Dicke (der von Blech) verziert.
Das bedeutet, dass alles erst einmal zerlegt werden muss.
Dies ist die leichteste Methode, andernfalls müssen Sie von einem Produkt ausgehen, um jeden Hauptteil des Körpers zu berücksichtigen.

2) Für eine rohrförmige Struktur ist das Wichtigste die Knickfestigkeit.
Ich habe Ihrem Modell einen Fall von Knicken hinzugefügt und die gute Nachricht ist, dass es gut für die ersten Modi funktioniert, also keine Sorge, aber Sie sollten es mit einem Schalennetz überprüfen.

3) Zur Frage der Schweißnahtbeständigkeit:
Catia ermöglicht die Modellierung von Schweißnähten (nach Punkt, nach Sicke,...). Dies stellt lokal kleine Netzwerke von starren Knoten-zu-Knoten-Starren an der Stelle der Schweißnaht her, aber es ist, wie bei anderen Computersoftwares, nicht in Frage, auf dieser Ebene nachzubearbeiten, denn selbst wenn die Software Ihnen einen fairen Wert gibt, was umstritten ist, hat das Material (Metallurgie) physisch nichts mit dem zu tun, was es 1 cm entfernt ist.
In Ihrem Fall würde ich die Berechnung mit Schalen und Oberflächenklebstoffen (zwischen den Schalennetzen) wiederholen, wo sich die Rohre überlappen (durch Herstellung von Paaren von Schweißkontakten), und wenn die Spannung in Bezug auf den Re niedrig genug ist, würde ich mir keine Fragen stellen.
Wenn nicht, würde ich einen Zwickel hinzufügen.

4) Müssen Sie die geladene Baugruppe mit einem Gabelstapler anheben? 

5) Ist es die restriktivste Ladung? Nicht nur in absoluten Zahlen, sondern auch in der Verteilung.
Lage des Schwerpunkts in Bezug auf die Stützen (Stabilität).

PS:
Legen Sie die Berechnungsergebnisse nicht in Ihr Archiv (*.rar). Es ist sehr schnell, aus der Analyse und dem Anteil neu zu berechnen, und es dauert weniger Zeit, um es herunterzuladen.

Ich bin in R21, also kann ich Ihnen das Modell nicht mit Modifikationen geben.

Ich hoffe, das hilft Ihnen.

Vincent
Mein Blog über Catia

[froussel]

Tut mir leid, dass ich mein Spielverderber bin, aber BEVOR Sie Finite-Elemente-Berechnungen durchführen, müssen Sie das RDM LERNEN.

Wenn ich Einheiten von Einschränkungen in "Nm²" und Sätze wie "7.66e06 N/m² --> oder wenn ich mich nicht irre: 7.6Mpa" sehe, habe ich wirklich sehr, sehr große Angst.

Finite-Elemente-Analysetools sollten nur von Personen verwendet werden, die sich wirklich mit RDM auskennen, da es sonst wirklich zu riskant ist. Nur weil die Vorlage grün oder rot ist, heißt das nicht, dass Ihr Design gut ist.

Wenn Sie die Fehler und Annäherungen in dem, was Sie schreiben, sehen, ist es klar, dass Sie keine Ahnung von RDM haben (oder es ist wirklich zu weit weg).

Und wenn Sie die Grundlagen nicht kennen, werden Sie sich in der Finite-Elemente-Rechnung nicht die richtigen grundlegenden Fragen stellen: Wie ist mein Teil fixiert und wie werden die Lasten aufgebracht? Die beste Modellierung der Welt mit unrealistischen Lade- und Fixierungsannahmen wird Sie aus den falschen Ergebnissen herausholen. Der Missbrauch der Vertiefungen führt z.B. schnell zu Modellen, die zu leicht sind (wenn Sie Ihre 4 versenkten Beine berücksichtigen, begrenzen Sie die Verformungen / Spannungen Ihres Modells und die möglichen Knickgefahren erheblich).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Rechnen mit finiten Elementen nicht improvisiert, aber erlernt werden kann (und wenn möglich nicht alleine in Ihrer Ecke, sondern mit einem echten Kursmodul). Eine einfache 3-tägige Schulung bei Ihrem Händler reicht nicht aus: Er bringt Ihnen bei, wie Sie die Software verwenden, nicht wie Sie RDM durchführen.

 

[psx59]

Ich für meinen Teil hätte eine Meinung, die fast im Gegensatz zu Froussel steht, auch wenn er in gewisser Weise Recht hat, wenn er sagt, dass es sehr riskant ist, ein physikalisches Verhalten aus einer Software vorherzusagen, insbesondere wenn man nicht viel darüber weiß (Physik und Software).

Hier geht Fany den richtigen Weg.
Das, sich uns über dieses Forum anzuvertrauen, gerade um zu vermeiden, dass wir es vermasseln.
Ihm zu sagen, er solle aufgeben, weil er ignorant ist, ist entmutigend und unkonstruktiv.

Nachdem ich mir die Zeit genommen habe, mir sein Modell anzusehen, sehe ich zwei Dinge:

1) Fany ist weit gegangen (über seine Fähigkeiten hinaus) und wir können ihm zu seinem Mut gratulieren.
2) Auch wenn das Netz ungeeignet ist und die Randbedingungen umstritten sind (was verbessert werden kann), scheint seine Struktur bei sehr geringen Spannungen (ja, um 20 MPa) überdimensioniert zu sein.

Also, was Sie sagen, ist in absoluten Zahlen richtig, aber im Fall von Fanys Struktur sind wir nicht in der Stimmung, zu versuchen, Kosten oder Masse zu optimieren, indem wir ein Risiko auf dem Hold eingehen.

Erinnern wir uns schließlich daran, dass vor nicht allzu langer Zeit (und das ist in vielen Fällen immer noch der Fall) Metallobjekte ohne "digitale Kristallkugel" geschaffen wurden, sicherlich mit einer Übergröße, aber auch ohne Katastrophe.
Umgekehrt haben einige Strukturen große personelle und digitale Ressourcen benötigt und sind nicht in der Lage, standzuhalten.

Also, Fany, wenn du keine Einschränkungen hinsichtlich der Masse oder des Preises hast, denke ich, dass es nicht dumm ist, das Ding so zu starten, wie es ist.
Sie werden vorsichtig sein, wenn Sie das erste Mal aufladen.
Ich möchte Sie auch daran erinnern, dass die Einbettung der geschweißten Teile in der Kunst des Kesselbaus erfolgen muss (konsultieren Sie die Fachleute der Branche). Falls erforderlich, Zwickel hinzufügen.

Vincent
Mein Blog über Catia