Statistische Lastfälle
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Statistische Lastfälle
Statistische Lastfälle
MIT STATISCHEN BERECHNUNGEN DIE AUSWIRKUNGEN DER BAUTEILBELASTUNGEN RICHTIG VORHERSAGEN
Bauteilbelastungen können statischer oder dynamischer Natur sein. Zu den statischen Beanspruchungen gehören die Belastung durch Eigengewicht oder weitere statische, externe Kräfte. Statische Simulationsberechnungen, wie sie das Kunststoffsimulationszentrum durchführt, zeigen das Verformungsverhalten eines Bauteils unter definierten Lastfällen oder bestimmen bei einer vorgegebenen maximalen Verformung die zulässigen Kräfte. So treten bei der Betätigung von Bedienelementen, Kippbewegungen (gesamtes Bauteilgewicht lastet auf einem Teilbereich) oder bei der Betrachtung der Beulfestigkeit von Türen oder Klappen, wie u.a. bei Kfz- oder diversen Gehäusebauteilen typische Lastfälle auf, die mit statischen Berechnungen analysiert werden. Auch Spannungsspitzen, die u.a. durch eine Deformation des Formteils auftreten, werden mit Hilfe von statischen Berechnungen lokalisiert und können häufig durch Konstruktionsänderungen (Veränderung der Lasteinleitung, veränderte Rippenanordnung) reduziert werden. Ebenso werden die Bauteilbelastungen und Auswirkungen von stationären oder instationären Temperatureinwirkungen simuliert.
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Das verwendete Materialmodell wird in Abhängigkeit der Belastungszeit und den auftretenden Spannungen und Dehnungen ausgewählt. Dabei können in Abhängigkeit vom Polymeraufbau (Thermoplast, Elastomer, Duromer) lineare, nichtlineare oder hyperelastische Materialgesetze berücksichtigt werden. Entscheidend für die Berechnungsqualität ist selbstverständlich auch die Definition und Berücksichtigung der Randbedingungen, wie:
- geometrische Nichtlinearität bei großen Verformungen
- Belastungen mit und ohne Kontakt
- Belastung mit und ohne Reibung
- Berücksichtigung der Anisotropie
UNSERE DIENSTLEISTUNGEN IM KUNSTSTOFFSIMULATIONSZENTRUM
Im Kunststoffsimulationszentrum werden u.a. folgende Berechnungen durchgeführt:
- kurzzeitige Zug-, Druck- und Schubbelastungen
- langzeitige Zug-, Druck- und Schubbelastungen (Kriechberechnungen)
- Innendruckbelastungen
- Wärmeübergangs- und Wärmedehnungsberechnung
Beispiele
Auslegung von:
- Schweißnähten
- Schnappverbindungen
- Optimierung von Schwerpunktlagen
- Belastung von Mechaniken (Betätigungsmechanismen, Getriebe)
- Innendruckbehälter (Wanddicken, Beulverhalten, Verbindungselemente)
Als Spezialist für die Simulation des Spritzgießprozesses und von Bauteilbelastungen hat die Impetus Plastics Engineering ihre Kompetenz bereits in hunderten von Projekten unter Beweis gestellt. So zählen die Berechnung von Bauteilvarianten, FEM-Simulationen von Belastungszuständen, Entformungssituationen und Versagensmechanismen, Strukturanalysen von glasfaserverstärkten Spritzgussteilen sowie Anisotropieuntersuchungen zum Leistungsportfolio.
BEULEN UND KNICKEN VON BAUTEILEN VORHERSAGEN
ERWÜNSCHT ODER RISIKO?
Das Beulen oder Ausknicken stellt bei schlanken Bauteilen, wie Flaschen, Blattfedern, Hochregallagern oder Verkleidungsplatten unter Lasteinwirkung ein großes Risiko aber auch in manchen Fällen eine gewünschte Funktion dar. Diese Instabilitäten können jedoch nicht leicht ermittelt werden. Besonders bei komplexen Bauteilen können durch Handrechnungen keine ausreichenden Aussagen getroffen werden. In diesen Fällen schafft die Simulation Abhilfe.
ERGEBNISSE DER SIMULATION
Hauptziele einer jeden Beulbetrachtung sind:
- die Ermittlung der maximalen Ausknickkräfte
- die Art des Beulens (Durchschlagen oder kontinuierliche Deformationen)
- die Form des Körpers nach dem Beulen
KOMPLEXES NICHT-LINEARES BEULEN
Durch die rechnergestützte Bauteilauslegung können komplexe Nichtlinearitäten wie Kontakte (Aufstützen) und das kunststoffspezifische plastische Verhalten berücksichtigt werden. Ebenso kann der Effekt von komplexen Vorspannungssituationen, wie Verschraubungen, und Steifigkeitseffekte von Compoundmaterialen mit abgebildet werden.
Oft kommt es bei großflächigen Bauteilen zu mehreren kleinen Beulereignissen bevor sie ihre Funktion verlieren. Informationen über dieses Verhalten können für die Auslegung von Versteifungssicken und Wanddickennoptimierungen genutzt werden.
RISIKEN MINIMIEREN UND PERFORMANCE OPTIMIEREN
In der Entwicklung von funktionsrelevanten Strukturbauteilen sollte das Thema des Beulens immer mit hinterfragt werden, um einerseits Risiken zu minimieren und die Performance zu optimieren.
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