Methodisches Konstruieren von Leichtbauelementen mit Hilfe von FE-Berechnungen

Diplomarbeit von Thomas Krauß

Zusammenfassung:

Die in dieser Arbeit durchgeführten FE-Berechnungen sollen Tendenzen innerhalb des untersuchten Bereichs herausarbeiten, mit deren Hilfe Rohrkerndoppelplatten über eine optimale und belastungsgerechte Dimensionierung an den jeweiligen Einsatzzweck angepasst werden können.

Die Untersuchungen beschränken sich auf die Belastungsfälle Druck, Schub und Biegung, da diese beim Einsatz der Rohrkerndoppelplatte als Koppelglied zwischen Achsantrieb und Achsschlitten hauptsächlich auftreten.

Nach der Modellierung der Rohrkerndoppelplatte und der FE-Netzgenerierung in I-DEAS wurden die Modelle mit unterschiedlichen Parametervariationen in PERMAS berechnet und die Ergebnisse wieder in I-DEAS mittels Postprocessor dargestellt. Die Auswertung erfolgt mit Excel.

Untersucht wurde der Einfluss einer Variation der Wandstärke der Deckschichten, der Wandstärke im Kernbereich, der Rohrdurchmesser im Kern und der Plattenhöhe der Sandwichplatte jeweils unter Druck-, Schub- und Biegebelastung auf die gewichtsbezogene Steifigkeit. Die Parameter haben unterschiedliche und teilweise gegensätzliche Auswirkungen auf die Steifigkeiten. Somit gibt es keine optimale Rohrkerndoppelplatte für alle Belastungsfälle. Für eine optimale Auslegung muss deshalb das Lastprofil unter Einsatzbedingungen möglichst genau ermittelt und die einzelnen Lastfälle gewichtet werden. Über die Gewichtung der Belastungsfälle können die zu verändernden Gestaltsparameter ermittelt werden.

Ein Vergleich mit anderen Kerngeometrien liefert Anregungen zur Weiterentwicklung der Rohrkerndoppelplatte. Bezüglich Druck ist die Rohrkerndoppelplatte bereits sehr steif. Die Schub- und Biegesteifigkeit könnte jedoch zum Beispiel durch Kombination des Rohrkerns mit eingezogenen Stegen in Belastungsrichtung entscheidend verbessert werden.

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