Scheibenelemente

Ein Scheibenelement kann allen MES-Modellen hinzugefügt werden. Dieses Element besteht aus drei Knoten: Treiber, Schwerpunkt und Schlupf. Der Drehpunkt befindet sich am Mittelpunkt der Scheibe. Der Treiberknoten ist der Knoten auf dem Kabel, dessen Verschiebung die Verschiebung des Schlupfknotens steuert. Wenn der Treiberknoten sich um eine bestimmte Entfernung bewegt, bewegt sich der Schlupknoten um einen Faktor dieser Entfernung. Es wird davon ausgegangen, dass das Kabel im Scheibenelement vollständig starr ist.

So fügen Sie Modellen ein Scheibenelement hinzu

Im Gegensatz zu anderen Elementen muss das Scheibenelement in der FEM-Editorumgebung hinzugefügt werden, indem Sie Zeichnen Entwurf Scheibenelement auswählen (oder mit der rechten Maustaste in den Anzeigebereich klicken, ohne dass etwas ausgewählt ist, und Scheibe hinzufügen auswählen). Das Dialogfeld Definition Rollenelement wird eingeblendet.

Da jede Scheibe im eigenen Bauteil vorhanden sein muss, ist das Feld Zielbauteil deaktiviert, zeigt jedoch an, welche Bauteilnummer der hinzugefügten Scheibe zugewiesen wird.

Im nächsten Schritt müssen Sie die drei Knoten angeben: den Mittelpunkt der Scheibe (Drehpunkt) und die beiden Enden des Kabels, die über die Scheibe laufen (die Knoten Antrieb und Schlupf). Sie können entweder die absoluten Koordinaten in die entsprechenden Felder eingeben oder auf die Schaltfläche Auswählen klicken. Diese Schaltfläche führt Sie wieder zurück in den Anzeigebereich. Sie können auf einen vorhandenen Knoten im Modell klicken, und die Koordinaten dieses Knotens werden in den Feldern eingegeben. Wenn Sie beispielsweise die Scheibe mit einem Knoten in einem Ziegelelement verbinden möchten, können Sie auf die Schaltfläche Auswählen in der Zeile Drehpunkt und auf den Knoten im Ziegelelement-Bauteil klicken.

Wenn Sie alle drei Knoten definiert haben, klicken Sie auf die Schaltfläche OK. Eine neue Bauteilüberschrift wird der als Scheibenelemente definierten Strukturansicht zugewiesen. Außerdem werden zwei verbundene Liniensegmente im Anzeigebereich eingeblendet.

Tipp: Die Antriebs- und Schlupfknoten sollten aus folgenden Gründen nicht zu nahe an den Tangentenpunkten der Scheibe liegen:

Kein Knoten sollte während der Analyse in Kontakt mit der Scheibe sein; andernfalls werden die physikalischen Eigenschaften der Scheibe verletzt. Platzieren Sie den Antriebs- oder Schlupfknoten so weit entfernt von der Scheibe, sodass die Bewegung den Knoten in der Scheibe nicht bewegt. (Wenn die Bewegung in eine Richtung erfolgt, kann der Knoten, der sich von der Scheibe weg bewegt, relativ nah am Tangentialpunkt sein. Wenn die Bewegung vor und zurück erfolgt, müssen beide Knoten über genügend Abstand von der Scheibe verfügen, um die freie Bewegung zu erlauben.)
Die Richtung des Umbruchs um die Scheibe wird durch die drei angegebenen Punkte bestimmt. Einige Kombinationen ergeben eine mehrdeutige Umbruchrichtung. Die Platzierung der Knoten so, dass sie während der Analyse weit von der Scheibe entfernt sind, entfernt die Mehrdeutigkeit.

Die Scheibe (blau dargestellt) wird durch den Antrieb (Punkt A), den Drehpunkt (Punkt B), den Schlupf (Punkt C) und den Scheibenradius definiert (siehe weiter unten). Die anderen mit der Scheibe verbundenen Elemente, z. B. Stabelemente, werden rot dargestellt. Wenn Punkt A sich zu A' hinbewegt, bewegt sich Punkt C in eine entsprechende Entfernung zu Punkt C'. Der Umbruchwinkel (φ, wie in der Abbildung dargestellt) wird durch die Software bestimmt und kann sich während der Analyse ändern.

Parameter der Scheibenelemente

Sie können die Definition des Scheibenelements vervollständigen, indem Sie im Browser (Strukturansicht) mit der rechten Maustaste auf die Überschrift Elementdefinition für dieses Bauteil klicken und den Befehl Elementdefinition bearbeiten auswählen.

Es gibt drei Parameter, die zum Definieren der Geometrie und des Verhaltens des Scheibenelements verwendet werden.

Scheibenradius: In diesem Feld geben Sie den Radius der Scheibe gemessen vom Drehpunkt zum Punkt auf der Scheibe an, der mit der Oberfläche des Kabels in Berührung kommt. Dieser Scheibenradius wird der Hälfte der Kabeldicke hinzugefügt, um den Wirkradius zu berechnen, den das Kabel durchläuft. Wenn sich der Antriebs- oder Schlupfknoten innerhalb dieses Radius des Drehpunktknotens befindet, wird die Scheibe gesperrt.
Kabeldurchmesser: Geben Sie den Durchmesser des Kabels in diesem Feld an. Die Hälfte des Kabeldurchmessers wird dem inneren Radius der Scheibe hinzugefügt, um den Wirkradius zu berechnen, den das Kabel durchläuft.
Verstärkungsfaktor: Geben Sie den Verstärkungsfaktor der Scheibe in diesem Feld an. Mithilfe des Verstärkungsfaktors wird die Verschiebung des Schlupfknotens ermittelt, wenn sich der Antriebsknoten bewegt. Wenn der Verstärkungsfaktor 2 beträgt, bewegt sich der Schlupfknoten um die Hälfte des Abstands des Antriebsknotens. Eine einfache Scheibe weist den Verstärkungsfaktor 1 auf. Verwenden Sie Werte über 1 für Block- und Zug- oder verzahnte Scheibenanordnungen, bei denen die Kabelspannung verstärkt wird, aber die Last eine geringerer Distanz zurücklegt. Werte unter 1 können ebenfalls angegeben werden. In diesem Fall bewegt sich der Schlupfknoten mehr als der Antriebsknoten, aber mit reduzierter Kabelspannung (oder Last) relativ zur Spannung am Antriebsknoten.

Es gibt zwei zusätzliche Parameter, die nur zur Visualisierung der Scheibe in der Ergebnisanzeige verwendet werden. Diese Parameter haben keine Auswirkung auf das Verhalten der Scheibe:

Außenradius der Scheibe: Geben Sie den Außenradius der Scheibe in diesem Feld an.
Scheibenbreite: Geben Sie die Breite (oder Stärke) der Scheibe in diesem Feld an. Die Breite ist lotrecht zu der durch die drei Knoten definierten Fläche.