Lastfälle einer Anhängerkupplung

1. Lastfälle einer Anhängerkupplung Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges WS 03/04

2. Gliederung • Modellierung in Solid Edge • Operationen in Ansys • Materialparameter • Symmetrien • Festhaltungen • Lastfälle • Elementtypen • Vernetzung • Ergebnisse Lastfälle einer Anhängerkupplung Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

3. Modellierung in Solid Edge Lastfälle einer Anhängerkupplung Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

4. Vorgaben des Herstellers Zul. Anhängelast 2000 kg D-Wert: 9,81 kN Zul. Stützlast 85 kg Materialparameter Stahl z.B. St 52 E-Modul: 200 GPa Querkontraktionszahl 0,3 Zugfestigkeit 520 Mpa Streckgrenze 300 MPa Randbedingungen Lastfälle einer Anhängerkupplung Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

5. Symmetrien und Festhaltungen • Modell zur Hälfte modelliert • Lasten halbieren sich • Alle DOF festgehalten Lastfälle einer Anhängerkupplung Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

6. Elementtypen und Vernetzung • Volumenelemente des Typs „solid92“ mit 10 Knoten • Feinere Vernetzung im Bereich der Biegung Lastfälle einer Anhängerkupplung Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

7. Lastfälle • Fall 1: Stützlast • Maximale Stützlast bei 85 kg • Überlast mit 170 kg • Beaufschlagung auf oberes viertel der Kupplungskugel • A = ¼ 4pr2 Lastfälle einer Anhängerkupplung Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

8. Lastfälle • Fall 2: Anfahrt des Gespanns • D-Wert: 9,81  2000kg Anhängelast • Überlast 4000 kg  D-Wert: 13,08 kN • Modellierung zweier Flächen • A = 217 mm2 • Druck auf Fläche: P = 11,32 bzw. 15,08 N/mm2 Lastfälle einer Anhängerkupplung Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

9. Lastfälle • Fall 3: Bremsmanöver des Gespanns • Gleiche Parameter wie bei Fall 2 • Beaufschlagung auf gegenüberliegende Fläche Lastfälle einer Anhängerkupplung Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

10. Hauptbelastung in y-Richtung Spannung sy an Biegung am höchsten 51 MPa svon Mises: 56 MPa Fall 1: Stützlast: 85kg Ergebnisse und Diskussion Lastfälle einer Anhängerkupplung Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

11. Hauptbelastung in y-Richtung Spannung sy an Biegung am höchsten 100 MPa svon Mises: 110 MPa Fall 1: Stützlast: 170kg Ergebnisse und Diskussion Lastfälle einer Anhängerkupplung Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

12. Hauptbelastung in x-Richtung Spannung sx an Biegung am höchsten 347 MPa svonMises: 313 MPa Fall 2: Anfahrt bei Normallast Ergebnisse und Diskussion Lastfälle einer Anhängerkupplung Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

13. Hauptbelastung in x-Richtung Spannung sx an Biegung am höchsten 487 MPa Starke Knickgefahr da Spannungen über Streckgrenze svonMises: 440 MPa Fall 2: Anfahrt bei Überlast Ergebnisse und Diskussion Lastfälle einer Anhängerkupplung Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

14. Hauptspannungen in x-Richtung Druckspannung in Biegung sx am höchsten: 347 MPa Spannung sx an Unterseite relativ gering 161 MPa svonMises: 313 MPa Fall 3: Bremsmanöver bei Normallast Ergebnisse und Diskussion Lastfälle einer Anhängerkupplung Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

15. Spannungen in x-Richtung am höchsten Zugspannung sx an Unterseite relativ gering 227 MPa Hohe Spannung verteilen sich auf Fläche Druckspannung in Biegung sx: 487 MPa svonMises: 440 MPa Knickgefahr im Bereich der Biegung, und über Streckgrenze Fall 3: Bremsmanöver bei Überlast Ergebnisse und Diskussion Lastfälle einer Anhängerkupplung Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

16. Zusammenfassung • Werden die Vorgaben des Herstellers eingehalten, besteht keine Gefahr eines Bauteilversagens • Spannungen bei Anfahrt und Bremsen deutlich größer als reine Stützlast • Maximal auftretende Spannung im Normallastfall lokal an Streckgrenze • ungenügend feinen Vernetzung des Modells? • Im Überlastfall Spannungen >> Streckgrenze • Besonders hohe Zugspannung in Biegung bei Anfahren und Bremsen • Starke Knickgefahr in diesem Bereich Lastfälle einer Anhängerkupplung Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges

17. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Lastfälle einer Anhängerkupplung Projekt zum WPF „Finite Elemente Methode“ von Ute Rembges