Implementierung und Verifikation von Balkenelementen zweiter Ordnung zur Mehrkörpersimulation in MotionSolve
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- Adolf Kerner
- vor 6 Jahren
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1 Impementierung und Verifikation von Bakeneementen zweiter Ordnung zur Mehrkörpersimuation in MotionSove
2 Einführung Mehrkörpersimuation MotionView/ MotionSove Neue Eemente o Bereichsweise konstante Strukturen Mode o Konzentrierte Starrkörper o Bakeneemente nach Theorie 2. Ordnung Nutzung von User- Subroutinen Verifikation zur Absicherung des Modes Automatisierung des Aufbaus 2
3 Inhat 1. Einführung 2. Theorie 2. Ordnung 3. Modeaufbau 4. Bakeneemente und Geichungssystem FE- Ansatz 5. Vom FE-Geichungssystem in die Mehrkörpersimuation 6. User- Subroutinen 7. Verifikation 8. Automatisierung mit Tempex 9. Zusammenfassung 3
4 Inhat 1. Einführung 2. Theorie 2. Ordnung 3. Modeaufbau 4. Bakeneemente und Geichungssystem FE- Ansatz 5. Vom FE- Geichungssystem in die Mehrkörpersimuation 6. User- Subroutinen 7. Verifikation 8. Automatisierung mit Tempex 9. Zusammenfassung 4
5 Theorie 2. Ordnung: Anwendungsfäe Einfuss von Längskräften auf Biegemomente und Querkräfte Stabiitätsprobeme (Knicken, Kippen, Beuen) Längskraftabhängige Biege-Eigenfrequenzen (Schwingende Saiten, Rotorbätter, Turbinenschaufen) 5
6 Theorie 2. Ordnung: Vergeich mit Theorie 1. Ordnung Betrachtung des nichtverformten Bakens Theorie 1. Ordnung Theorie 2. Ordnung Betrachtung des verformten Bakens keine Rotationen keine Dehnungen 6
7 Theorie 2. Ordnung: Vergeich mit Theorie 1. Ordnung Verformungsverhaten Druckkraft verstärkt die Durchbiegung Zugkraft vermindert die Durchbiegung Quee: [1] Rust, Wihem : Nichtineare Finite-Eemente-Berechnungen. Vieweg+Teubner,
8 Inhat 1. Einführung 2. Theorie 2. Ordnung 3. Modeaufbau 4. Bakeneemente und Geichungssystem FE- Ansatz 5. Vom FE- Geichungssystem in die Mehrkörpersimuation 6. User- Subroutinen 7. Verifikation 8. Automatisierung mit Tempex 9. Zusammenfassung 8
9 Modeaufbau: Massenverteiung Vom Kontinuum zum Lumped-Mass-Mode Aufteien der Parameter Masse, Trägheitsmoment und Steifigkeit 9
10 Modeaufbau: Konzentrierte Parameter Lumped-Mass-System Konzentrierte Parameter o o Bodies (Massen & Trägheitsmomente) Bakeneemente (Steifigkeit) Bodies as Verbindungspunkte 10
11 Inhat 1. Einführung 2. Theorie 2. Ordnung 3. Modeaufbau 4. Bakeneemente und Geichungssystem FE- Ansatz 5. Vom FE- Geichungssystem in die Mehrkörpersimuation 6. User- Subroutinen 7. Verifikation 8. Automatisierung mit Tempex 9. Zusammenfassung 11
12 Bakeneemente Bernoui-Bakentheorie o Normakräfte o Querkräfte o Momente 12
13 Geichungssystem FE-Ansatz f = K u EA EA F x, F y, F y, M x, M y, M z, F x,r F y,r F z,r M x,r M y,r M z,r = 12EI z 6EI z EI z EI y EI y EI y 3 0 6EI y 2 0 GJ GJ EI y 4EI y 6EI y 2EI y EI z 4EI z EI z 2EI z EA EA EI z EI z 12EI z EI z EI y 6EI y 12EI y 6EI y ϕ z GJ 0 0 6EI y EI y 6EI z EI z GJ 6EI y 2 0 6EI z EI y 0 6EI z EI z v x, v y, v z, φ x, φ y, φ z, v x,r v y,r v z,r φ x,r φ y,r φ z,r Quee: [2] Przemieniecki, J. S.: Theory of Matrix Structura Anaysis. McGraw-Hi,
14 Geichungssystem FE-Ansatz Erweiterung durch geometrische Steifigkeitsmatrix f = K + K G u K G = N Quee: [2] Przemieniecki, J. S.: Theory of Matrix Structura Anaysis. McGraw-Hi,
15 Inhat 1. Einführung 2. Theorie 2. Ordnung 3. Modeaufbau 4. Bakeneemente und Geichungssystem FE- Ansatz 5. Vom FE- Geichungssystem in die Mehrkörpersimuation 6. User- Subroutinen 7. Verifikation 8. Automatisierung mit Tempex 9. Zusammenfassung 15
16 Vom FE- Geichungssystem in die Mehrkörpersimuation Aufösen des erweiterten Geichungssystems f = K + K G u Linke - und Rechte Seite Kräfte werden in Abhängigkeit der Verschiebungen bestimmt Auswah passender User- Subroutinen 16
17 Vom FE-Geichungssystem in die Mehrkörpersimuation: Verschiebungen an den Bakenenden Verschiebungen der inken und rechten Seite haben verschiedene Gewichtungen System zur Bestimmung der Verschiebungen an den Bakenenden 17
18 Vom FE-Geichungssystem in die Mehrkörpersimuation: Verschiebungen an den Bakenenden Verwendung von Markern Bodies as Orientierungspunkte Mindestens 3 Marker 1 Referenzmarker 2 Körperfeste Marker 18
19 Inhat 1. Einführung 2. Theorie 2. Ordnung 3. Modeaufbau 4. Bakeneemente und Geichungssystem FE- Ansatz 5. Vom FE-Geichungssystem in die Mehrkörpersimuation 6. User- Subroutinen 7. Verifikation 8. Automatisierung mit Tempex 9. Zusammenfassung 19
20 User- Subroutinen Action Ony Force Eemente 1 Eement für Rechte Seite 1 Eement für Linke Seite o Vorage: GFOSUB.py (Python) Übergabe der benötigten Parameter Berechnung der Verschiebung Rückgabe der Ergebnisse an MotionSove Test z.b. durch Vorgabe von Motions und Auswertung der Kräfte 20
21 Inhat 1. Einführung 2. Theorie 2. Ordnung 3. Modeaufbau 4. Bakeneemente und Geichungssystem FE- Ansatz 5. Vom FE-Geichungssystem in die Mehrkörpersimuation 6. User- Subroutinen 7. Verifikation 8. Automatisierung mit Tempex 9. Zusammenfassung 21
22 Verifikation Vergeich mit Literatur anhand der 1. Biegeeigenfrequenz [3] Ri, G.; Schaeffer, T.: Grundagen und Methodik der Mehrkörpersimuation. Vieweg+Teubner, [4] Carnegie, W.: Vibrations of Rotating Cantiever Bading. The Journa of Mechanica Engineering Science, S , p = EI x ml ω2 p = 3,53 K L 2 EI x w K = 1 + wω2 EI x rl L4 10,6 L4 12,
23 Verifikation: MKS-Modeaufbau Aufbau des Modes Variabe Winkegeschwindigkeit Einbringen der Kräfte F x i = m i i ω 2 Statische + Lineare Rechnung (Modaanayse) 23
24 1. Biegeeigenfrequenz Verifikation: Ergebnisse MKS 1 Eement MKS 2 Eemente MKS 5 Eemente Vibrations of Rotating Cantiever Bading [Carnegie] Drehzah [1/min] 24
25 Inhat 1. Einführung 2. Theorie 2. Ordnung 3. Modeaufbau 4. Bakeneemente und Geichungssystem FE- Ansatz 5. Vom FE-Geichungssystem in die Mehrkörpersimuation 6. User- Subroutinen 7. Verifikation 8. Automatisierung mit Tempex 9. Zusammenfassung 25
26 Automatisierung Aufbau kompexer Modee mit Tempex.tp.md MotionView TextView 26
27 Inhat 1. Einführung 2. Theorie 2. Ordnung 3. Modeaufbau 4. Bakeneemente und Geichungssystem FE- Ansatz 5. Vom FE-Geichungssystem in die Mehrkörpersimuation 6. User- Subroutinen 7. Verifikation 8. Automatisierung mit Tempex 9. Zusammenfassung 27
28 Zusammenfassung & Ausbick Aufbau eines neuen Eementes in MotionView / MotionSove Test und Verifikation des Eementes Automatisierung des Aufbaus kompexer Modee Universees Bakeneement Erweiterungen Dämpfung (z.b. Bequemichkeitshypothese) 28
bzw. m 2 sowie zwei Federn und einem viskosen Dämpfer. die Eigenfrequenz des Systems für die Drehschwingung um den Punkt A und starr 3, 0 m
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