Teil 1: Einführung in die Strukturanalyse

Inhalt

1. Was ist Strukturanalyse?

2. Ablaufdiagramm der Strukturanalyse

3. Erkunden Sie den Arbeitsablauf mit dem Tool „Einfache Strukturanalyse“.

1. Was ist Strukturanalyse?

Die Strukturanalyse ist eine Methode, mit der vorhergesagt werden kann, wie sich eine Struktur unter Belastung verformt und wo Spannungen auftreten.
​

• Wird es kaputtgehen?
• Biegt es sich zu stark?

Diese können vor der physischen Prototypenerstellung am Computer evaluiert werden.

Die Strukturanalyse ermöglicht es uns, diese Fragen nicht nur intuitiv und erfahrungsbasiert zu beantworten, sondern auch durch die Visualisierung numerischer Daten und physikalischer Indikatoren.

2. Ablaufdiagramm der Strukturanalyse

Die Strukturanalyse umfasst typischerweise folgende Schritte:

Während die vollständige CAE-Analyse Fachkenntnisse erfordert, um in jedem Schritt die entsprechenden Einstellungen vorzunehmen, ermöglicht die vereinfachte Strukturanalyse, diesen Prozess auf vereinfachte Weise durchzuführen.

3. Erkunden Sie den Arbeitsablauf mit dem Tool „Einfache Strukturanalyse“.

Nun nutzen wir ​die Web-App Simple Structural Analysis,​ um den Prozess durchzugehen.

Schritt 1: Überprüfen Sie das Analysemodell.

• Dieses Tool verwendet ein vordefiniertes Modell.
• Wählen Sie das Modell ganz links aus: „Biegeanalyse eines Kragträgers“. (①)

→ Sie können sofort beginnen, ohne Geometrie erstellen zu müssen.

Schritt 2: Geben Sie die Materialeigenschaften ein.

• Wählen Sie „Direkte Eingabe physikalischer Eigenschaften“, um die Werte direkt einzugeben. (②)
• Geben Sie einen Elastizitätsmodul von 8600 MPa und eine Poissonzahl von 0,34 ein. (③)

Es sind keine komplizierten Parametereinstellungen erforderlich; Sie können einfache Strukturanalysen durchführen, indem Sie grundlegende Materialeigenschaften eingeben.

Schritt 3: Geben Sie die Lastbedingungen ein.

• Wählen Sie „Lastwerte für jede Richtung angeben“. (④)
• Legen Sie die Lasten für jede Richtung fest. In diesem Fall legen wir sie wie folgt fest: X-Richtung: 0 [N], Y-Richtung: 0 [N], Z-Richtung: -100 [N]. (⑤)
• Klicken Sie auf „Auf STEP 1-Modell anwenden“, um die Analyseeinstellungen anzuzeigen. (⑥)

• Die roten Pfeile zeigen die Lastrichtung an, die blauen Markierungen die Befestigungspunkte. In dieser vereinfachten Strukturanalyse sind die Befestigungspunkte vorgegeben, in der Realität würden Sie die Befestigungsbedingungen jedoch selbst festlegen.
• Sie können mit der Maus oder dem Mausrad drehen und zoomen. Klicken Sie auf „Schließen“, wenn Sie fertig sind.

Schritt 4: Führen Sie die Analyse durch.

 

• Geben Sie die Informationen in SCHRITT 4 ein und klicken Sie auf die Schaltfläche „Analyse starten“.
• Die Berechnung wird in weniger als einer Minute abgeschlossen sein.

→ Diese vereinfachte Strukturanalyse erfordert weder spezielle CAE-Software noch einen Hochleistungs-PC.

Schritt 5: Ergebnisse überprüfen

• Klicken Sie oben auf dem Bildschirm auf „Verschiebung“. (⑦)
• Die Verschiebung (Verformung) wird mithilfe einer Farbskala visualisiert.
• In diesem Beispiel können wir sehen, dass der Teil, an dem die Last angreift, die größte Verschiebung und Verformung erfährt.

• Klicken Sie als Nächstes auf „Mises stress“. (⑧).
• Die Spannungsverteilung wird farblich dargestellt. Die Spannung zeigt an, wie stark das Material belastet wird; höhere Spannungen erhöhen das Ausfallrisiko.
• Diese Analyse zeigt, dass im fixierten Teil eine hohe Belastung auftritt.

Man kann auf einen Blick Dinge erkennen wie: „Dieser Teil sieht schwach aus“, „Hier ist viel Platz“ und „Wie stark wird er sich verformen?“

Schritt 6: Vergleichen Sie unter verschiedenen Bedingungen.

 

Nun versuchen wir, die Analysebedingungen zu ändern, um zu sehen, was passiert.

• Was passiert, wenn die Last erhöht wird?
• Wie verändert sich die Spannung, wenn die Materialeigenschaften verändert werden?

→ Die Strukturanalyse ist am effektivsten, wenn sie zum Vergleich eingesetzt wird.

Durch die Veränderung der Bedingungen und den Vergleich der Ergebnisse erhalten Sie eine klarere Richtung für Ihre Gestaltung.

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