FEM Berechnung Hilfsrahmen

Moderator: Moderatoren

Antworten
Nachricht
Autor
Benutzeravatar
Ghostrider_FB
Überholer
Beiträge: 230
Registriert: 2012-09-30 19:13:55
Wohnort: Niddatal / Wetterau / Hessen
Kontaktdaten:

FEM Berechnung Hilfsrahmen

#1 Beitrag von Ghostrider_FB » 2014-09-16 12:52:11

Moin Zusammen

die Gedanken sprudeln mal wieder bei mir. :blush:
Gerade beschäftige ich mit dem Thema Hilfsrahmen und Auslegung. Hat jemand von Euch "wirklich" mal seinen Hilfsrahmen rechnerisch ausgelegt? Oder doch eher nach dem Motto wird schon halten?

Ich habe gerade bei mir in meiner Abteilung zwei FEMler rumsitzen die sich so mit Mühe von einem zum nächsten Projekt hangeln und offensichtlich nach Arbeit schreien. Da dachte ich mir, sollen die doch mal dem Chef seinen Hilfsrahmen rechnen.
Gesagt getan und schon kamen die ersten dummen Fragen. Neben dem Gewicht des Aufbau (hab mal max ca. 6.000kg angenommen) wollten die dann so Dinge von mir wie dynamische Belastung, Zyklen pro Jahr, zu erwartende Nutzungsdauer und und und .... :eek:

Da sah ich ziemlich blöd aus muss ich sagen :mad: :frust:

Habt Ihr schon mal einen Rahmen berechnet und mit welchen Annahmen? bzw. was sind Eurer Meinung nach die Annahmen mit denen ich ins Rennen gehen sollte?
"Es ist schwieriger, eine vorgefertigte Meinung zu zertrümmern als ein Atom."

Albert Einstein

Benutzeravatar
saubaer
Überholer
Beiträge: 217
Registriert: 2014-09-02 8:33:53
Wohnort: Pulheim

Re: FEM Berechnung Hilfsrahmen

#2 Beitrag von saubaer » 2014-09-16 14:24:35

Ich habe bei der Kontruktion eines Container-Anhängersystems bei einer Studienarbeit dieses Buch genutzt, auf Amazon kann man sogar die nötigen Seiten online lesen:

http://www.amazon.de/Nutzfahrzeugtechni ... zfahrzeuge

Ab Seite 338 wird es für Dich interessant.

sico
Forumsgeist
Beiträge: 5239
Registriert: 2006-10-05 19:52:42
Wohnort: 84556 kastl

Re: FEM Berechnung Hilfsrahmen

#3 Beitrag von sico » 2014-09-16 16:04:39

habe ich das richtig verstanden?
Du läßt denken.
Zuerst hast du es bei deinen Mitarbeitern versucht. Ist schon blamabel, wenn man als Chef nicht mal mit den Begriffen , nach denen die Mitarbeiter fragen, was anfangen kann.
Nachdem das nicht geklappt hat, versucht du es hier im Forum.

Ich meine, du solltest es mal selbst versuchen und einige Parameter überlegen und deren Dimensionen festlegen.
Die erste Überlegung wäre meines Erachtens die Entscheidung Federlagerung oder 3/4-Punkt-Lagerung.

Viel Spaß beim Denken
mfg
Sico

Benutzeravatar
Ghostrider_FB
Überholer
Beiträge: 230
Registriert: 2012-09-30 19:13:55
Wohnort: Niddatal / Wetterau / Hessen
Kontaktdaten:

Re: FEM Berechnung Hilfsrahmen

#4 Beitrag von Ghostrider_FB » 2014-09-16 21:44:57

sico hat geschrieben:habe ich das richtig verstanden?
Du läßt denken.
Zuerst hast du es bei deinen Mitarbeitern versucht. Ist schon blamabel, wenn man als Chef nicht mal mit den Begriffen , nach denen die Mitarbeiter fragen, was anfangen kann.
Nachdem das nicht geklappt hat, versucht du es hier im Forum.

Ich meine, du solltest es mal selbst versuchen und einige Parameter überlegen und deren Dimensionen festlegen.
Die erste Überlegung wäre meines Erachtens die Entscheidung Federlagerung oder 3/4-Punkt-Lagerung.

Viel Spaß beim Denken
mfg
Sico

Ist das so verkehrt? Wie oft hast Du hier eine Anfrage auf ein Problem gestellt für dessen Lösung Dir die Antwort gefehlt hat? Bingo!Schließlich ist das doch genau der Sinn eines Forum, man/n tauscht Meinungen und Informationen aus ....
Und ja, auch ich weiß nicht alles im Detail. Müsste ich das würde mir die Birne platzen. Ganz uninteressant scheint das Thema Angesicht der Aufrufe auch nicht zu sein.
"Es ist schwieriger, eine vorgefertigte Meinung zu zertrümmern als ein Atom."

Albert Einstein

stonedigger
abgefahren
Beiträge: 1051
Registriert: 2014-09-15 12:12:45

Re: FEM Berechnung Hilfsrahmen

#5 Beitrag von stonedigger » 2014-09-16 21:50:26

Cool down! Ich denke es ist kein Problem, wenn man die vorhandenen Ressourcen nutzt. Jeder fängt mal an! Aber egal, solche Forumsbeiträge sind unnötig wie ein Kropf und helfen keinem weiter.

Also zum Thema: Deine "Kollegen" haben schon recht: Nur einfach mit dem Gewicht zu rechnen, bringt nichts, da dies eine rein statische Berechnung ist. Wenn Du so rechnest, dann würde die Berechnung nur berücksichtigen, wie viel Du im Stand drauf packen kannst, bis der Hilfsrahmen zusammenbricht. Der Rahmen wäre dann viel zu schwach ausgelegt und bei der ersten Reise brechen.
Du musst hier auf jedem Fall schon mal die Kräfte einbeziehen die z.B. bei einer Vollbremsung auf die Befestigung wirken (Kraft = Masse x Beschleunigung) Bremsen ist sozusagen negative Beschleunigung. Überschlägig könntest Du so z.B auf die Zuglasten an den Befestigungspunkten kommen. Aber auch das ist idealisiert, denn es ist ja auch ein Unterschied ob Du bei der Kurvenfahrt gleichzeitig bremst oder bei Geradeausfahrt. Da hast Du ganz andere Kraftvektoren. Ausnahmelasten wie das Fahren mit voller Beladung durch einen tiefen Graben und Geschwindigkeit X lässt sich vielleicht auch noch halbwegs in einen statischen Fall idealisieren, aber eine sogenannte "Betriebsfestigkeitsberechnung" ist richtig schwierig und stellt ganze Konstruktionsabteilungen vor Probleme. Hier wird meist mit Dehnungsmessstreifen gearbeitet, die die Belastungen an den neuralgischen Punkten in unterschiedlichen Fahrzustände aufnehmen. Da wird dann über Geländefahrstrecken geheizt, bis man einen gewissen Fundus an Daten hat. Damit wird dann weitergerechnet und über die statistische Auftretenswahrscheinlicheit der jeweiligen Lastfälle ein Betriebssicherheitsfaktor berechnet. Den gibt's auch im Tabellenbuch und der schwankt zwischen 3 - 8, was das Teil viel zu schwer machen würde.

Fazit: Definitiv zu kompliziert oder aber wenig aussagekräftig, wenn es stümperhaft gemacht wird. Wichtig noch: Die meisten FEM-Aufsätze von CAD-Programmen können nur Festigkeitsprobleme und keine Stabilitätsprobleme lösen, wie z.B. Knicken, Biegedrillnicken, Beulen etc, wo das Bauteil schlagartig versagt. Meiner Erfahrung ist, dass man eigentlich das Teil per Hand noch mal durchrechnen muss, um überprüfen zu können, ob das Programm wirklich aussagekräftige Ergebnisse liefert.

Ich würde mir einfach diverse Fahrzeuge ansehen, die einer ähnlichen Belastung ausgesetzt sind (z.B. Militärfahrzeuge und mich dann an deren Auslegung orientieren. Wenn man dann noch die max. Nutzlast dieser Fahrzeuge kennt, vom eigenen aber weiß, dass es um x % leichter ist, könnte man auch dementsprechend schwächer dimensionieren. Wichtig ist vielleicht auch noch, dass es meist nicht das Material selbst ist, sondern die Schweißnähte oder deren Wärmeeinflusszone. Schweißnähte werden aber ganz anders gerechnet.

Gewisse Auslegungskriterien finden sich aber in der einschlägigen Literatur. Für Sitzbänke, die während der Fahrt genutzt werden sollen, muss man heute immer !!! Crashversuch fahren. Kein noch so dolles Computerprogramm kann dies kompensieren.

Hoffe ich konnte weiterhelfen

MfG

SD
--------

"Menschen werden schlecht und schuldig, weil sie reden und handeln,..." (schreiben und posten) "..., ohne die Folgen Ihrer Worte und Taten vorauszusehen"

- Franz Kafka -

Benutzeravatar
Ghostrider_FB
Überholer
Beiträge: 230
Registriert: 2012-09-30 19:13:55
Wohnort: Niddatal / Wetterau / Hessen
Kontaktdaten:

Re: FEM Berechnung Hilfsrahmen

#6 Beitrag von Ghostrider_FB » 2014-09-16 22:22:33

saubaer hat geschrieben:Ich habe bei der Kontruktion eines Container-Anhängersystems bei einer Studienarbeit dieses Buch genutzt, auf Amazon kann man sogar die nötigen Seiten online lesen:

http://www.amazon.de/Nutzfahrzeugtechni ... zfahrzeuge

Ab Seite 338 wird es für Dich interessant.

Danke für die Info, gleich mal bestellt.
"Es ist schwieriger, eine vorgefertigte Meinung zu zertrümmern als ein Atom."

Albert Einstein

Benutzeravatar
Ghostrider_FB
Überholer
Beiträge: 230
Registriert: 2012-09-30 19:13:55
Wohnort: Niddatal / Wetterau / Hessen
Kontaktdaten:

Re: FEM Berechnung Hilfsrahmen

#7 Beitrag von Ghostrider_FB » 2014-09-17 14:14:05

Moin stonedigger


danke für die detailierte Ausführung. Einige Deiner Gedankenstöße haben sehr geholfen, daran hatte keiner von uns gedacht.

Wir selbst berechnen bei uns keine dynamischen Lastfälle. Wir fertigen überwiegend Teile die im Crash "versagen" müssen um eine definierte Menge an Energie aufnehmen zu können um letztendlich die Insassen zu schützen. Auch bei uns werden die Rechen-Ergebnisse durch sog. Komponententest's validiert.

Konstruktion läuft bei uns in CATIA V5 R22. FEM rechnen wir jedoch auf PamCrash oder Abaqus, letzteres haben wir für mein Projekt geplant.


Auf meinen MAN 19.314 ist derzeit eine Britsche montiert auf der unter anderem Shelter 2 transportiert wurden. Der Shelter sollte so in etwas das Gewicht haben wie mein Aufbau. Wenn ich jetzt diese Lagerung 1 zu 1 nachbaue kann ich mir auf jedem Treffen anhören das würde nicht halten ... :D
"Es ist schwieriger, eine vorgefertigte Meinung zu zertrümmern als ein Atom."

Albert Einstein

stonedigger
abgefahren
Beiträge: 1051
Registriert: 2014-09-15 12:12:45

Re: FEM Berechnung Hilfsrahmen

#8 Beitrag von stonedigger » 2014-09-17 22:01:45

Naja, mit den Programmen seid Ihr ja gar nicht schlecht aufgestellt. Zumindest schließe ich aus den aufgezählten Programmen, dass Ihr nicht mit einem CAD - Aufsatz von Solid oder Inventor versucht solche komplexen Probleme zu lösen.(wobei die älteren Inventor-Versionen ja auch mit abgespecktem Ansys gerechnet haben)
Ich habe früher mehr mit Nastran und halt dem Klassiker Ansys zu tun gehabt. In einem mittelständischen Unternehmen für Fahrzeugtechnik habe ich dann von 2D auf 3D umgestellt und dann die ein oder anderen Bauteile mit dem Inventor FEM - Aufsatz statisch !!! gerechnet, was für die Maßstäbe (ich wiederhole: Umstellung von 2D auf 3d im Jahr 2012 :totlach: 9 ein erheblicher Fortschritt war, da für diese Fälle eine statische Auslegung ausreichend war.
Naja wie auch immer: Da kann man schon viel falsch machen und Du willst ja was mit der Berechnung erreicheN: Leicht und trotzdem haltbar.
Und auf Deine Anmerkung, Dich würde dann jemand auslachen kann ich nur sagen, dass vieles nur deshalb so massiv aussieht weil Stahl billiger ist als eine lange Berechnung. Da wird dann halt mit immensen Sicherheitsfaktoren gerechnet. Ich kenne die Kommentare: "Das hält doch nie!" Wenn man so denkt, würde kein Flugzeug fliegen. Schau Dir mal das Fahrwerk eines Flugzeugs an, was das aushalten muss und wie filigran dass im Vergleich zu den zu ertragenden Lasten ist.

MfG

SD
--------

"Menschen werden schlecht und schuldig, weil sie reden und handeln,..." (schreiben und posten) "..., ohne die Folgen Ihrer Worte und Taten vorauszusehen"

- Franz Kafka -

Benutzeravatar
Max_LT2
Schlammschipper
Beiträge: 420
Registriert: 2006-10-03 19:42:11
Wohnort: München

Re: FEM Berechnung Hilfsrahmen

#9 Beitrag von Max_LT2 » 2014-09-18 19:12:05

Hallo,

nachdem hinsichlich Lastannahme noch kein Beitrag sehr hilfreich war hier mal die Vorgehensweise wie ich es machen würde:

Vertikalbelastung: Hier treten aus Erfahrung ca. 2g als maximale dynamische Belastung auf d.h. du muss dir Überlegen wie schwer deine Einrichtung und deine Wände sind und dann entsprechend örtlich aufbringen=> die Wände weit aussen auf den Querträgern und den rest als Flächenlast. Also z.b eine 1000kg Aufbau mit 2g sind dann 20kN.
Um die auftretenden Spannungen dann Werten zu können empfiehlt sich diese max. dyn. Betriebslasten in einer stat. Simulation gegen die Streckgrenze des Materials (Rp0,2) zb bei Feinkornbaustahl S355 dann eben 355 N/mm² als absolute Grenze bzw 80 % davon in den Schweissnähten.

Hierbei ist natürlich eine entsprechende SN Modelierung notwendig; entweder ein FE Schalenmodell mit entsprechender SN Reihe aufzubauen oder als FE Volumenmodell wobei hier natürlich die SN auch entsprechend der Realität modelliert gehört.

Was jetzt noch fehlt ist eine sinnvolle Lagerung.
Bei 4 PKt Lagerung des Aufbaus ist es noch einfacher das Du ja 4 Fest/Loslager hast.
Bei Federlagerung liegt der Hilfsrahmen auf dem (auch elastischen) Hauptrahmen auf der sich ggf ebenfalls verwinden und unter dem Hilfsrahemn wegtauchen kann (teilweises Abheben). Hier kommst Du meiner Ansicht nach nicht um eine nichtlineare (implizite) Simulation mit Abaqus herum wo du den Kontakt zwischen den beiden Rahmen sinnvoll modelieren kannst und auch die geo. nichtlinearität berücksichtigt wird (schadet auch bei 4Pkt Lagerung nicht)

Für Bremsbelastung dann mal Abschätzen was ein LKW so max. an Verzögerung schafft und auch entsp. belasten. (zusammen mit 1g Vertikalbelastung)


In Summe ist das Ganze nicht so einfach (shit in shit out); also je nach Vorkenntnis machen oder lassen.

Gruß
Markus
aktuell: VW LT2 75kW TDI und Womoausbau.
wieder verkauft: MB911 mit BGS Koffer und MB 1019 Feuerwehr RW2

Benutzeravatar
Ghostrider_FB
Überholer
Beiträge: 230
Registriert: 2012-09-30 19:13:55
Wohnort: Niddatal / Wetterau / Hessen
Kontaktdaten:

Re: FEM Berechnung Hilfsrahmen

#10 Beitrag von Ghostrider_FB » 2014-09-18 19:33:16

Servus Markus

ich denke mal du meinst mit SN die Vernetzung des Datenmodels? Wir arbeiten bei uns überwiegend mit hochfesten Stählen bis dp 1.000 und höher. Muss ich erst mal sehen ob wir für einen S355 überhaupt eine Materialkarte haben.

Die Annahme für die Lastfälle finde ich sehr hilfreich. Bei einer Federlagerung stelle ich mir das ganze sogar noch komplexer vor als bei der Rautenlagerung.
Bei der Federlagerung müsste man meiner Meinung nach neben der Verwindung des Hilfsrahmens sogar noch die Kennlinie der Federn mit einbringen bzw. die Zugkräfte der Federn die entgegen der Verwindungsrichtung wirken.
"Es ist schwieriger, eine vorgefertigte Meinung zu zertrümmern als ein Atom."

Albert Einstein

Benutzeravatar
RandyHandy
abgefahren
Beiträge: 1717
Registriert: 2009-08-30 17:31:41
Wohnort: Überall
Kontaktdaten:

Re: FEM Berechnung Hilfsrahmen

#11 Beitrag von RandyHandy » 2014-09-19 8:35:38

Ghostrider_FB hat geschrieben:Bei einer Federlagerung stelle ich mir das ganze sogar noch komplexer vor als bei der Rautenlagerung.
Bei der Federlagerung müsste man meiner Meinung nach neben der Verwindung des Hilfsrahmens sogar noch die Kennlinie der Federn mit einbringen bzw. die Zugkräfte der Federn die entgegen der Verwindungsrichtung wirken.
Moin,
habe bei meinem 110-17 eine Federlagerung selbst gezeichnet und dann bauen lassen.
Das ganze ist nicht fest mit dem Fz-Rahmen verbunden :blush: und hält jetzt mehr als 20tkm inkl. Saverne-Test
Insgesamt sind 8 Federn mit entsprechenden Führungslaschen verbaut, die die Quer- und Verzögerungskräfte aufnehmen
Rahmen ist aus S 355, B 80 mm x H 120 mm, t = 5 mm
Leergewicht mit ZR u Koffer 6300kg - aktuell 8800 kg mit vollen Wassertanks

Hatte zuerst die Federn hinten zu schwach ausgelegt - Koffer ist dann auf kompletter länge abgehoben - geändert auf die originalen Federn der 110-17er Pritsche.
Hinten könnte er 2 cm bzw. bei der 2. Lasche 3,5cm abheben - was ich aber bisher noch nicht wieder geschafft habe

Soweit meine Erfahrungswerte - vielleicht helfen Sie Dir weiter.
Viel Spaß beim rechnen :angel:
:rock: :rock: :rock:
Viele Grüße

Henry



Lieber 2 Laster mehr als 1 Laster zuviel!
__________________________________________________________________________

"Man muß die Dinge so einfach wie möglich machen. Aber nicht einfacher."
Zitat: Albert Einstein

Meesi
neues Mitglied
Beiträge: 29
Registriert: 2009-07-27 19:58:25

Re: FEM Berechnung Hilfsrahmen

#12 Beitrag von Meesi » 2014-09-26 13:25:01

Max_LT2 hat geschrieben:Um die auftretenden Spannungen dann Werten zu können empfiehlt sich diese max. dyn. Betriebslasten in einer stat. Simulation gegen die Streckgrenze des Materials (Rp0,2) zb bei Feinkornbaustahl S355 dann eben 355 N/mm² als absolute Grenze bzw 80 % davon in den Schweissnähten.
Vorsicht, bei dynamischer Belastung darf nicht auf die Streckgrenze ausgelegt werden! Hier wird die Dauerfestigkeit benötigt. Siehe Wöhlerversuch

Benutzeravatar
Max_LT2
Schlammschipper
Beiträge: 420
Registriert: 2006-10-03 19:42:11
Wohnort: München

Re: FEM Berechnung Hilfsrahmen

#13 Beitrag von Max_LT2 » 2014-09-26 19:16:00

Meesi hat geschrieben:
Max_LT2 hat geschrieben:Um die auftretenden Spannungen dann Werten zu können empfiehlt sich diese max. dyn. Betriebslasten in einer stat. Simulation gegen die Streckgrenze des Materials (Rp0,2) zb bei Feinkornbaustahl S355 dann eben 355 N/mm² als absolute Grenze bzw 80 % davon in den Schweissnähten.
Vorsicht, bei dynamischer Belastung darf nicht auf die Streckgrenze ausgelegt werden! Hier wird die Dauerfestigkeit benötigt. Siehe Wöhlerversuch
Hallo,
hatte auch nicht gesagt dass man damit auf Dauerfestigkeit auslegt.
Jedoch erreicht man damit meiner Erfahrung nach eine ausreichend hohe Zeitfestigkeit; jedenfalls würde ich meinen Hilfsrahmen so Dimensionieren (wobei jeder Abstand zur Streckgrenze eine Sicherheit bietet).

Natürlich muss jeder Konstrukteur und Berechner selbst wissen was er tut; kann nur sagen dass das Ganze nicht einfach so dahergesagt ist, sondern ich mich seit über 15 Jahren täglich mit Festigkeit und Steifigkeit von Fahrzeugbauteilen und Fahrzeugen beschäftige.

Gruß
Markus
aktuell: VW LT2 75kW TDI und Womoausbau.
wieder verkauft: MB911 mit BGS Koffer und MB 1019 Feuerwehr RW2

Antworten