FEM-Berechnung einer Papierbrücke
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FEM-Berechnung der Papierbrücke „Klumpi“ Christian Dresbach WPF FEM WS 03/04 Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften Aufgabestellung FEM-Berechnung der Papierbrücke „Klumpi“ aus dem Wahlfach „Leichtbau“ (SS `03) Fmax = 837,6N m = 420g Konstruiert & Erbaut von - Christiane Olry - Gerrit Müller - Christian Dresbach C. Dresbach, 9002052 2 Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften Aufgabestellung FEM-Berechnung der Papierbrücke „Klumpi“ aus dem Wahlfach „Leichtbau“ (SS `03) Fmax = 837,6N m = 420g Konstruiert & Erbaut von - Christiane Olry - Gerrit Müller - Christian Dresbach C. Dresbach, 9002052 3 Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften FE-Modell Geometriemodell • 600mm lang, 100mm breit, 210mm hoch • Innere Verstärkungen • unterschiedlichen Dicken der Flächen (1mm, 2mm, 3mm) • definieren der Keypoints • erstellen von Linien • Flächen über Linien definieren C. Dresbach, 9002052 4 Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften FE-Modell Modell & Vernetzung • • • • • lineares Schalenelement (Shell 63) Elementgröße Global = 10 Elementgröße vorderer Bereich = 5 Dicke Global = 1 Jede zweite Fläche in Ober- und Unterplatte, sowie den Seitenflächen: d=2 • vorderer Bereich der Unterplatte und mittlere Fläche im Dreieck: d=3 • 15.000 Knoten C. Dresbach, 9002052 5 Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften FE-Modell Materialparameter • Pappe • E = 1.715MPa • Rm=33MPa • ν = 0.3 • „quasi-lineares Materialverhalten“ C. Dresbach, 9002052 6 Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften FE-Modell Symmetrie, Festhaltungen & Lasten • Symmetrie zur y/z-Ebene • ux=0 in y/z-Ebene • All DOF am Fuß • uy=0 am unteren Fahrbahnende • Druck von 0,1MPa auf vorderen Flächen C. Dresbach, 9002052 7 Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften Ergebnisse linear-elastische Rechnung Spannungen auf der Oberseite C. Dresbach, 9002052 8 Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften Ergebnisse linear-elastische Rechnung Maximale Spannungen an der Unterseite C. Dresbach, 9002052 9 Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften Ergebnisse linear-elastische Rechnung Maximale Spannungen an der Unterseite C. Dresbach, 9002052 10 Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften Ergebnisse Beulrechnung Set 1, Freq. = 3.6 C. Dresbach, 9002052 11 Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften Ergebnisse Beulrechnung Set 2, Freq. = 3.8 C. Dresbach, 9002052 12 Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften Ergebnisse Beulrechnung Set 3, Freq. = 4.1 C. Dresbach, 9002052 13 Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften Ergebnisse Beulrechnung Set 4, Freq. = 5.6 C. Dresbach, 9002052 14 Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften Ergebnisse Beulrechnung Set 5, Freq. = 5.7 C. Dresbach, 9002052 15 Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften Ergebnisse Beulrechnung Set 6, Freq. = 6.2 C. Dresbach, 9002052 16 Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften Bewertung • Qualitative Aussage stimmt mit Beobachtungen überein • Modell ist zur Schwachstellenanalyse bestens geeignet • durch Verstärkung der aufgezeigten Bereiche ist eine Erhöhung der spezifische Tragfähigkeit möglich C. Dresbach, 9002052 17
