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Geometrisch und materiell nichtlineare Analyse einer Hubladebühne mit Ansys
CADFEM führte eine Stabilitätsprüfung von unterschiedlichen Hubladebühnen und Unterbauprofilen mit virtuellen Modellen auf Basis von Ansys Mechanical durch.

Simulation im Auftrag von Bär Cargolift

Branche: Fahrzeugbau(KFZ/LKW)Fachgebiet: Strukturmechanik

Neben maximaler Leistung sind hohe Sicherheit und Robustheit die Grundlagen für den langfristig erfolgreichen Einsatz der Hubladebühnen von Bär Cargolift.

Zusammenfassung

Aufgabe

Zur Absicherung der Leistungsfähigkeit der Bauteile sollten nichtlineare Berechnungen verschiedener Varianten von Hubladebühnen durchgeführt werden.

Lösung

Aufsetzen eines Simulations-Workflows für die geometrisch und materiell nichtlinearen Berechnungen mit Ansys Mechanical bestehend aus drei Schritten.

Kundennutzen

Mit den virtuellen Modellen konnte ohne großen Aufwand und ohne reale Prototypen in überschaubarer Zeit die Auswahl der jeweils geeigneten Konstruktionen erfolgen.

Projektdetails

Aufgabe

Neben maximaler Leistung sind hohe Sicherheit und Robustheit die Grundlagen für den langfristig erfolgreichen Einsatz der Hubladebühnen von Bär Cargolift. Um das Gewicht der Hubladebühne gering zu halten und damit den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren sowie die Zulademöglichkeit zu erhöhen, werden vielfach Leichtbauteile verwendet. Zur Absicherung der Leistungsfähigkeit dieser Bauteile sollten nichtlineare Berechnungen der Hubladebühne durchgeführt werden, wobei eine bis zu dreifache Momentbelastung erfolgte. Um eine vergleichende Betrachtung durchführen zu können, wurden mehrere Plattformen mit ähnlicher Topologie aber unterschiedlichem Unterbau untersucht.


Nutzen für den Kunden

Da die Stabilitätsprüfung von unterschiedlichen Bühnen und Unterbauprofilen mit virtuellen Modellen und ohne reale Prototypen erfolgte, konnte ohne großen Aufwand und in überschaubarer Zeit die Auswahl der jeweils geeigneten Konstruktionen erfolgen. Neben einer deutlichen Verkürzung der Entwicklungszeit konnten zusätzliche Kostenersparnisse bei den Extrusionswerkzeuge erzielt werden. Denn jetzt ist nur noch ein Werkzeug für das mit Hilfe der Simulation ausgewählte sichere Design erforderlich. Aufwendig gefertigte reale Prototypen zum Testen können größtenteils entfallen.


Lösung

Der Simulations-Workflow für die geometrisch und materiell nichtlinearen Berechnungen mit Ansys Mechanical bestand aus drei Schritten:

  1. Aus einer linearen statischen Analyse, um die Vorspannung des Systems zu generieren.
  2. Aus einer vorgespannten linearen Beulanalyse, um das globale Beulverhalten zu untersuchen und eine kritische Beulform zu identifizieren.
  3. Aus einer nichtlinearen statische Analyse mit lokaler Imperfektion, das heißt Vorschädigungen durch Beulen. Volumetrische Bauteile wurden mit Volumenelementen mit quadratischem Verschiebungsansatz vernetzt. Bei flächenförmigen Bauteilen wie der Ladefläche erfolgte eine Idealisierung als Mittelflächenmodell und die Vernetzung mit Schalenelementen. Mit Ansys wurden Ladeflächen mit Nenntraglasten von 1500 kg und 2000 kg mit unterschiedlichen Unterbauprofilgeometrien mit zwei und fünf Kammern analysiert und deren Eignung für den praktischen Einsatz untersucht.

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