Abgesetzte Lasten und Abhängigkeiten

Anmerkung: Die Informationen in diesem Abschnitt gelten für alle linearen und nichtlinearen Analysetypen, die abgesetzte Lasten und Abhängigkeiten unterstützen.

Wozu dienen abgesetzte Lasten und Abhängigkeiten?

Da mit dem Befehl Externe Last & Abhängigkeit neue Geometrie und ein Knoten an dem Punkt im Raum erstellt werden, können Sie an dem neuen Punkt eine beliebige Anzahl von zusätzlichen Objekten hinzufügen.

Anwenden von abgesetzten Lasten oder Abhängigkeiten

  1. Legen Sie mithilfe der Auswahlbefehle (Auswahl Auswählen) fest, wo die abgesetzte Last oder Abhängigkeit auf dem Modell verteilt wird. Um z. B. am Ende einer Welle ein Drehmoment anzuwenden, wählen Sie die Knoten oder Flächen am Ende der Welle aus. Unabhängig vom ausgewählten Objekt (Bauteil, Fläche, Kante, Linie) werden die Knoten der Auswahl verwendet. Bei den meisten Anwendungen muss die abgesetzte Last oder Abhängigkeit auf mindestens drei Knoten verteilt werden, die nicht auf einer geraden Linie liegen.
  2. Klicken Sie mit der rechten Maustaste, und wählen Sie den Befehl Hinzufügen Externe Last & Abhängigkeit. Dieser Befehl steht auch in der Multifunktionsleiste (Einrichten Lasten Externe Last & Abhängigkeit) zur Verfügung.
  3. Geben Sie mit einer der folgenden Methoden die Position der abgesetzten Last oder Abhängigkeit an.
    1. Wählen Sie einen Punkt oder Konstruktionspunkt aus, und klicken Sie auf die Schaltfläche Last-/Abhängigkeitsort festlegen. Die Beschriftung unter der Schaltfläche Lastort festlegen zeigt 1 Knoten an.
    2. Wenn keine Objekte ausgewählt sind, werden Sie beim Klicken auf die Schaltfläche Last-/Abhängigkeitsort festlegen aufgefordert, eine X-, Y-, Z-Position für die abgesetzte Last einzugeben. Geben Sie die globale Koordinate ein, und klicken Sie auf die Schaltfläche OK. Die Beschriftung unter der Schaltfläche Lastort festlegen gibt eine manuelle Eingabe an.
  4. Die Knoten, an denen die abgesetzte Last oder Abhängigkeit verteilt wird, werden bereits durch Starten des Befehls aufgeführt. Um jedoch das Ziel der abgesetzten Last oder Abhängigkeit zu ändern oder eine neue abgesetzte Last oder Abhängigkeit zu erstellen, wählen Sie die neue Position aus, und klicken Sie auf die Schaltfläche Last-/Abhängigkeitsziel festlegen. Die Anzahl der Knoten in der Auswahl wird unter der Schaltfläche aufgeführt.
  5. Geben Sie die Bauteil-, Flächen- und Ebenenattribute für die Linienelemente an, die die abgesetzte Last mit dem Modell verbinden. Im Allgemeinen ist die Bauteilnummer eine neue Bauteilnummer oder entspricht der anderer abgesetzter Lastelemente.
  6. Klicken Sie auf die Schaltfläche Elemente erzeugen. Die Linien von der abgesetzten Last zum Modell werden erstellt.
  7. Klicken Sie auf die Schaltfläche Last/Abhängigkeit hinzufügen, um die Liste der Knotenlasten oder Randbedingungen, die hinzugefügt werden können, anzuzeigen. Einige der verfügbaren Optionen sind möglicherweise ungeeignet, je nach der Analyseart und dem Typ der Elemente, die für die Lastelemente verwendet werden.
  8. Wenn ein anderer Ort für die abgesetzte Last benötigt wird, wiederholen Sie die obigen Schritte beginnend mit Schritt 3.
  9. Klicken Sie auf die Schaltfläche Schließen, wenn Sie alle fernen Lasten auf alle fernen Orte angewendet haben.
Tipp: Bei geöffnetem Dialogfeld Abgesetzte Last/Abhängigkeit erzeugen können mit der Schaltfläche Last/Abhängigkeit hinzufügen mehrere Lasten oder Randbedingungen für denselben Knoten hinzugefügt werden. Nach dem Schließen des Dialogfelds können demselben Knoten zusätzliche Lasten und Randbedingungen hinzugefügt werden, wenn Sie den Knoten an der abgesetzten Last auswählen (Auswahl Auswählen Knoten ), mit der rechten Maustaste klicken und unter dem Befehl Hinzufügen den entsprechenden Eintrag auswählen.

Definieren von Linienelementen für die abgesetzte Last/Abhängigkeit

Wenn die Linienelemente für die abgesetzte Last oder Abhängigkeit erstellt wurden, können Sie mithilfe des Browsers (Strukturansicht) Elementtyp, Elementdefinition und Material definieren. Es kann ein beliebiger Linienelementtyp (Balken, Stab, Spalt usw.) ausgewählt werden, wenn er den Anforderungen der Analyse entspricht. Folgende Richtlinien sind zu berücksichtigen:

  • Momente können als abgesetzte Last angewendet werden, sie können jedoch nur über Balkenelemente übertragen werden. Stabelemente, Spaltenelemente und andere Linienelementtypen, die über keine Freiheitsgrade der Rotation verfügen, können keine Momente oder Drehmomente übertragen. Die Gelenke dieser Elementtypen sind gesperrt (keine Bewegung oder Drehung zulässig). (Weitere Informationen zur Übertragung von Lasten, Einschränkungen und Freiheitsgrade finden Sie in Erste Schritte: Einführung in Autodesk Simulation FEM: Knoten und Elemente.)
  • Stellen Sie sich vor, dass die Anordnung der Elemente von Randbedingungen gestützt wird anstatt mit dem Modell verbunden zu sein. Die Stützreaktionen bei diesen hypothetischen Randbedingungen sind die Lasten, die auf das Modell übertragen werden. Die Summe dieser Stützreaktionen entspricht den angewendeten Lasten, die Verteilung der Kräfte und Momente kann sich jedoch auf die Steifheit der Lastenelemente auswirken.
  • Steife Balkenelemente wirken wie eine starre Konstruktion, die mit dem Modell verbunden ist. Daher behalten die Fläche (oder die Knoten) des Modells, auf das die abgesetzte Last verteilt ist, die Form tendenziell bei, bewegen sich jedoch als steife Fläche. Schwache Balkenelemente und Stabelemente übertragen die Last, verhindern jedoch nicht vollständig die Deformierung der Flächenform.

Beispiel: Verwenden von abgesetzten Lasten und abgesetzten Abhängigkeiten

Abbildungen 1 und 2 zeigen, wie abgesetzte Lasten zur Berechnung einer Welle (aus Ziegelelementen) aus einem Zahnradgetriebe verwendet werden. Im FEM-Modell verhindern die beiden Randbedingungen an den Lagern, dass die Welle sich als steifer Körper in alle Richtungen verschiebt. Das Lager auf der linken Seite ist radial (Ty und Tz) und axial (Tx, enthält Schublasten) positioniert, und die Anordnung des Lagers auf der rechten Seite beschränkt die radiale Verschiebung (Ty und Tz), ermöglicht aber die axiale Bewegung (verschiebbares Lager). Stellen Sie sich vor, dass die Lager kugelförmig sind, sodass die Drehung in alle Richtungen möglich wäre.

Wenn die Last am Ritzel mit einer Kraft modelliert würde, könnte die Welle sich noch frei in axialer Richtung drehen. Dies würde zu einem instabilen Modell und möglicherweise falschen Ergebnissen führen. Eine abgesetzte Randbedingung am Ritzelzahn, die das Modell in der Tangentialrichtung einschränkt, verhindert die axiale Drehung (Rx) und erzeugt die Reaktionskraft, die zum Ausgleichen der Getriebelast erforderlich ist.

Abbildung 1: Diagramm von Welle mit Zahnrädern

1 - Abgesetzte Abhängigkeit, die der Fläche des Lagerzapfens mit einer Abhängigkeit ohne Verschiebungen am Mittelpunkt des Lagers hinzugefügt wurde (Tx, Ty und Tz).

2 - Abgesetzte Last, die der Getriebefläche mit angewendeter Kraft an der Position des Getriebezahns hinzugefügt wurde.

3 - Abgesetzte Abhängigkeit , die der Ritzelfläche mit einer Randbedingung in tangentialer Richtung (Ty) hinzugefügt wurde.

4 - Abgesetzte Abhängigkeit, die der Fläche des Lagerzapfens mit Randbedingungen für die axiale und radiale Abhängigkeit (Ty und Tz) hinzugefügt wurde.

Abbildung 2: Entsprechendes FEM-Modell mit abgesetzten Lasten

Tipp: Bei der Arbeit mit einem CAD-Modell kann der Befehl Netz CAD-Erweiterungen Gelenk für die Lager verwendet werden, um universelle Gelenke zu erstellen. Das Ergebnis ist dieselbe Geometrie, die Sie mit dem Befehl für die abgesetzte Last erstellt haben.

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