Ein Federelement verfügt über zwei grundlegende Formen. Die klassische Feder verbindet zwei Knoten im Modell. Sie kann axial sein oder rotieren. Für eine axiale Feder wird die Federsteifigkeit k auf das Federelement angewendet. Die Feder weicht um einen Abstand x ab. Dieser Abstand hängt von der Axialkraft in der Feder, F, und der Federsteifigkeit ab. Der Abstand der Federabweichung kann durch die Gleichung x=F/k berechnet werden. Für eine Drehung wird eine Torsionssteifigkeit, k t , auf das Element angewendet. Die Feder dreht sich über einen Winkel ϑ. Dieser Winkel hängt vom Federmoment M und der Torsionssteifigkeit ab. Der Winkel, in dem die Feder sich dreht, kann durch die Gleichung M/k t berechnet werden.
Die DOF Feder verbindet einen einzelnen Freiheitsgrad aus jedem Knoten, mit dem sie verbunden ist. Diese Feder hat einen Wert für Steifigkeit, wie für die klassische Feder beschrieben ist.
Verwendung von Federelementen
- Zwei Bauteile sind durch eine Feder mit einer bekannten Federsteifigkeit verbunden.
- Zwei Bauteile sind durch ein Bauteil verbunden, das nur eine axiale Kraft überträgt. Die Federsteifigkeit für dieses Bauteil kann als AE/L berechnet werden, wobei gilt: A ist die Querschnittfläche, E ist das Elastizitätsmodul, L ist die Länge.
Federelementparameter:
Bei der Verwendung von Federelementen wählen Sie zuerst den Typ der Feder für das Bauteil im Abschnitt Federtyp auf der Registerkarte Allgemein des Dialogfeldes Elementdefinition aus. Der Typ Feder ist für die meisten Anwendungen geeignet. Um die Lasten aus verschiedenen Freiheitsgraden an jedem Knoten zu übertragen, wählen Sie den Typ DOF Feder aus. Geben Sie als Nächstes Federsteifigkeit im Feld Federsteifigkeit an.
Wenn Sie das Optionsfeld Feder ausgewählt haben, geben Sie im Abschnitt Elementtyp an, ob die Feder einen Verschiebungs- oder Drehwiderstand aufweisen soll. Wenn Sie DOF Feder ausgewählt haben, geben Sie den Freiheitsgrad, auf den Sie die Steifigkeit anwenden möchten, am Knoten I und am Knoten J in den Abschnitten I-Knoten und J-Knoten an.
Wenn die Einheiten der Federsteifigkeit angezeigt werden, wird die Eingabe anhand der Anzeigeeinheiten konvertiert. Wenn eine DOF Feder an jedem Knoten verschiedene Freiheitsgrade verwendet, ist die physische Bedeutung der Verbindung einer Verschiebung mit einer Drehung schwierig darzustellen. Daher werden keine Einheiten für die Federsteifigkeit angezeigt, und es wird keine Konvertierung durchgeführt. (Mathematisch ergibt die Mischung von Freiheitsgraden an jedem Ende der Feder das Ergebnis i = Ergebnis j = Steifigkeit*(U i -U j ), wobei U i und U j die Verschiebung und Drehung an den jeweiligen Enden der Feder sind und das Ergebnis die Kraft und das Moment an den entsprechenden Enden der Feder ist.
Sichtbarkeit Objektsichtbarkeit Elementachse 1 verwenden. Achse 1 zeigt in der Richtung von Knoten I nach Knoten J. Wenn die Achse 1 für einige Elemente umgekehrt werden muss, wählen Sie die Elemente (Auswahl Auswählen Linien) aus, klicken Sie mit der rechten Maustaste, und wenden Sie I und J vertauschen an. Visualisieren von Federelementen in der Ergebnisanzeige
Federelemente können in der Ergebnisanzeige entweder als eine Linie oder als tatsächliche Feder angezeigt werden. Um die Feder zu rendern, aktivieren Sie das Kontrollkästchen Als Feder visualisieren auf der Registerkarte Visualisierung im Dialogfeld Elementdefinition. Sie können dann die Abmessungen der Feder eingeben. Wenn die Summe der Werte im Feld Länge wird gestartet, dem Feld Endlänge und dem Produkt der Felder Anzahl der Windungen und Drahtdurchmesser größer ist als die Länge des Federelements, wird die Feder nicht in der Ergebnisanzeige gezeichnet. Der Wert im Feld Wicklungsdurchmesser bezieht sich auf den Durchmesser der Feder entlang der Mittellinie des Drahts. Das Feld Länge wird gestartet und das Dropdown-Menü Befestigungstyp wird gestartet beziehen sich auf das I-Knotenende der Feder. Das Feld Endlänge und das Dropdown-Menü Befestigungstyp beenden beziehen sich auf das J-Knotenende der Feder.
Wenn Sie Befestigungen an beiden Enden der Feder angeben, definieren Sie einen Ausrichtungspunkt. Die in die Felder X, Y und Z eingegebenen Koordinaten werden verwendet, um die Ebene zuzuweisen, auf der sich die Befestigung befindet. Ein Vektor wird senkrecht zum Federelement erstellt, der durch diesen Punkt verläuft. Die Befestigung liegt auf der Ebene, die senkrecht zu diesem Vektor ist. Wenn diese Koordinate entlang der Linie des Elements liegt, wird die Feder nicht in der Ergebnisanzeige gezeichnet.
So verwenden Sie Federelemente
- Vergewissern Sie sich, dass eine Systemeinheit definiert ist.
- Vergewissern Sie sich, dass das Modell einen Strukturanalysetyp verwendet.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Überschrift Elementtyp für das Bauteil, das als Federelement dienen soll.
- Klicken Sie auf den Befehl Feder.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Überschrift Elementdefinition.
- Wählen Sie den Befehl Elementdefinition bearbeiten aus.
- Wählen Sie im Abschnitt Federtyp den Typ der Feder aus.
- Wenn das Optionsfeld Feder im Abschnitt Federtyp ausgewählt ist, geben Sie im Abschnitt Elementtyp an, ob die Feder axial ist oder rotiert.
- Wenn das Optionsfeld DOF Feder im Abschnitt Federtyp ausgewählt ist, wählen Sie die Freiheitsgrade für die Knoten I und J in den Abschnitten I-Knoten und J-Knoten aus.
- Geben Sie die Steifigkeit der Feder im Feld Federsteifigkeit an.
- Wechseln Sie zur Registerkarte Visualisierung.
- Aktivieren Sie das Kontrollkästchen Als Feder visualisieren.
- Definieren Sie die Abmessungen der Feder.
- Klicken Sie auf die Schaltfläche OK.