Beul- und Traglastanalyse mit ANSYS
Branche: Fahrzeugbau(KFZ/LKW)Fachgebiet: StrukturmechanikErmittlung des Beulverhaltens und der Traglasten eines Teleskopauslegers einer Hubarbeitsbühne
Zusammenfassung
Aufgabe
Die Profilquerschnitte von Hubarbeitsbühnen stellen in der Regel eine Kombination aus Kasten- und Rundprofilen mit veränderlichen Wanddicken dar. Aufgrund der Abmessungen und der Belastungen spielt in der Traglastberechnung dieser Konstruktionen das Beulverhalten eine wesentliche Rolle.
Lösung
Bei der Traglastberechnung dünnwandiger Strukturen ist die Wahl einer geeigneten Imperfektion ein wichtiger Punkt in der Berechnung. Für die Bestimmung einer geeigneten Imperfektion wird im Allgemeinen eine vorgespannte lineare Beulanalyse vor der eigentlichen Traglastberechnung durchgeführt.
Kundennutzen
Mit der FE-Analyse konnten die analytischen Nachweisverfahren für mehrere Lastfälle abgesichert und Geometrievarianten untersucht werden.
Die weltweit bekannten STEIGER® Hubarbeitsbühnen der Firma Ruthmann GmbH & Co. KG erreichen Arbeitshöhen bis 100 m. Die Profilquerschnitte solcher Teleskopbühnen stellen dabei in der Regel eine Kombination aus Kasten- und Rundprofilen mit veränderlichen Wanddicken dar. Aufgrund der Abmessungen und der Belastungen spielt in der Traglastberechnung dieser Konstruktionen das Beulverhalten eine wesentliche Rolle. Da jedoch die Profile nur schwer auf geometrisch eindeutige Formen wie die Kreiszylinderschale zurückführbar sind, ist eine analytische Lösung nur bedingt möglich. Zudem gilt es in der Auslegung solcher Geräte mehrere Lastfälle und Lastkombinationen zu berücksichtigen.
Bei der Traglastberechnung dünnwandiger Strukturen ist die Wahl einer geeigneten Imperfektion ein wichtiger Punkt in der Berechnung. Für die Bestimmung einer geeigneten Imperfektion wird im Allgemeinen eine vorgespannte lineare Beulanalyse vor der eigentlichen Traglastberechnung durchgeführt. Die berechnete erste Beulform der linearen Beulanalyse wird dann skaliert als Imperfektion auf das System aufgebracht und die Traglastberechnung durchgeführt. Die Untersuchungen sind in Teilsegmente der Gesamtstruktur aufgeteilt, wobei sich die aufgebrachten Lasten aus den Schnittlasten des Gesamtsystems ergeben. In der Traglastberechnung wird neben der geometrischen Nichtlinearität, auch das nichtlineare Materialverhalten und der nichtlineare Kontakt berücksichtigt.
