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Bestimmung nichtlinearer Federkennlinien mit Hilfe der Finite Elemente Analyse

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Wehmann, Christoph ; Roith, Bernd ; Rieg, Frank:
Bestimmung nichtlinearer Federkennlinien mit Hilfe der Finite Elemente Analyse.
In: Neueste Erkenntnisse zu Funktion, Berechnung, Prüfung und Gestaltung von Federn und Werkstoffen : Ilmenauer Federntag 2010. - Ilmenau : Verl. ISLE , 2010 . - pp. 63-70
ISBN 978-3-938843-57-4

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Die Finite-Elemente-Analyse (FEA) ist ein geeignetes Werkzeug zur vertieften Berechnung von Federn. Sie stellt insbesondere bei nichtlinearen Federkennlinien die oftmals einzige Alternative zu experimentellen Untersuchungen dar. Zur Erzielung qualitativ hochwertiger Rechenergebnisse sind Validierungen über Experimente oder experimentell abgesicherte, analytische Rechnungen erforderlich.
In diesem Sinne wird die Anwendbarkeit des St. Venant’schen Materialgesetzes bei Lagrange’scher, als auch bei Euler’scher Beschreibungsweise untersucht. Neben der Güte der Ergebnisse in Hinblick auf experimentelle und analytische Vergleichswerte werden ebenso die numerischen Eigenschaften Rechenzeit und Konvergenz betrachtet. Dabei wird zusätzlich die Eignung der verwendeten Lösungsverfahren bewertet. Zum Einsatz kommen das Newton-Raphson-Verfahren und das Verfahren von Ritz. Als Finite Elemente finden Tetraederelemente mit linearen und quadratischen Formfunktionen Anwendung. Es werden Kennlinien von Schenkelfedern, Tellerfedern, progressiv gewickelten Schraubendruckfedern und konischen Schraubendruckfedern berechnet. Als Referenz zur Validierung dienen experimentell ermittelte Kennlinien und bewährte, analytisch bestimmte Kennlinien.
Die Durchführung der Finite-Elemente-Analysen erfolgt in Z88 Aurora®. Dabei wird ein erweiterter Preprozessor eingesetzt, der eine Auswahl von beliebigen Vergleichsorten für die Kraft-Weg-Aufzeichnung ermöglicht.

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Item Type: Article in a book
Refereed: No
Keywords: FEA; Maschinenelement; Nichtlinear
Institutions of the University: Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Engineering Design and CAD
Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Engineering Design and CAD > Chair Engineering Design and CAD - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg
Faculties
Faculties > Faculty of Engineering Science
Result of work at the UBT: Yes
DDC Subjects: 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering
Date Deposited: 16 Mar 2016 08:24
Last Modified: 16 Mar 2016 08:24
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/31751