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Verifikationsfälle – Statische strukturmechanische Analysen
Rechteckige Platte mit kreisförmiger Bohrung unter Zugbeanspruchung
Problemstellung: Eine rechteckige Platte mit einer kreisförmigen Bohrung wird entlang einer der Endflächen fixiert und es wird eine Zug- und Drucklast auf die gegenüberliegende Seite aufgebracht. Ermitteln Sie die maximale Normalenspannung in X-Richtung auf den zylindrischen Flächen der Bohrung.
Quellenangabe:
J. E. Shigley, Mechanical Engineering Design, McGraw-Hill, 1st Edition, 1986, Table A-23, Figure A-23-1, pg. 673
Materialeigenschaften
Geometrische Eigenschaften
Last
Elastizitätsmodul E = 1000 Pa
Querkontraktionszahl ν = 0.0
Länge = 15 m
Breite = 5 m
Dicke = 1 m
Bohrungsradius = 0.5 m
Druck = -100 Pa
Ergebnisvergleich – Schieberegler für die Simulationsqualität in der Standardposition
Ergebnisse
Ziel
Creo Simulate
Ansys Discovery Explore
Creo Simulation Live
Prozentualer Fehler
Maximale Normalenspannung X (Pa)
312.5
313.272
320.45
317.29
1.53
Ergebnisvergleich – Schieberegler für Simulationsqualität auf Maximum
Ergebnisse
Ziel
Creo Simulate
Ansys Discovery Explore
Creo Simulation Live
Prozentualer Fehler
Maximale Normalenspannung X (Pa)
312.5
313.272
319.34
327.82
4.90
Ergebnisvergleich für Creo Ansys Simulation
(Standard-Netzauflösung mit Flächengröße = 0.15 m auf Bohrungsfläche und unter Verwendung der Methode für die Krümmung und die Gößenfunktion Annäherung)
Ergebnisse
Ziel
Ansys Discovery Refine
Creo Ansys Simulation
Prozentualer Fehler
Maximale Normalenspannung X (Pa)
312.5
310.00
309.26
1.04
Abgesetzter Schaft bei axialem Zug
Problemstellung: Ein abgesetzter Schaft mit einer auf dem kleineren Querschnitt des Schafts aufgebrachten Axiallast von 1000 psi. Berechnen Sie die Spannungskonzentration basierend auf dem Radius für die Verrundung bei diesem Schritt, wie nachfolgend gezeigt:
Quellenangabe: Roark’s Formulas for Stress and Strain, Warren C. Young and Richard G. Budynas, 2002
Materialeigenschaften
Geometrische Eigenschaften
Last
Elastizitätsmodul E = 2.9008e7 psi
Querkontraktionszahl ν = 0.3
D = 8 in
h = 3 in
r = 1 in
Druck = -1000 psi
Ergebnisvergleich – Schieberegler für die Simulationsqualität in der Standardposition
Ergebnisse
Ziel
Creo Simulate
Ansys Discovery Explore
Creo Simulation Live
Prozentualer Fehler
Maximale Normalenspannung Y (psi)
1376
1422.63
1518.10
1520.31
10.49
Ergebnisvergleich für Ansys Discovery Refine und Creo Ansys Simulation (höchste Netzauflösung)
Ergebnisse
Ziel
Ansys Discovery Refine
Creo Ansys Simulation
Prozentualer Fehler
Maximale Normalenspannung Y (psi)
1376
1410.00
1415.49
2.87
Verlängerung einer soliden Stange
Problemstellung: Eine konische Stange aus Aluminiumlegierung mit einem quadratischen Querschnitt und der Länge L wird von einer Decke abgehängt. Eine Axiallast F wird am freien Ende der Stange aufgebracht. Bestimmen Sie die maximale axiale Auslenkung d der Stange sowie die Axialspannung σy auf halber Länge (Y = L/2).
Quellenangabe: C. O. Harris, Introduction to Stress Analysis, The Macmillan Co., New York, NY, 1959,pg. 237, problem 4
Materialeigenschaften
Geometrische Eigenschaften
Last
Elastizitätsmodul E = 10.4e6 psi
Querkontraktionszahl ν = 0.3
L = 10 in
d = 2 in
F = 10000 lbf
Ergebnisvergleich – Schieberegler für die Simulationsqualität in der Standardposition
Ergebnisse
Ziel
Creo Simulate
Ansys Discovery Explore
Creo Simulation Live
Prozentualer Fehler
Direktionale Verformung Y (in)
0.0048077
0.0048156
0.00481
0.00481
0.05
Normalenspannung Y bei L/2 (psi)
4444
4439.45
4376.6
4399.7
0.99
Ergebnisvergleich für Ansys Discovery Refine und Creo Ansys Simulation (Standardnetz)
Ergebnisse
Ziel
Ansys Discovery Refine
Creo Ansys Simulation
Prozentualer Fehler
Direktionale Verformung Y (in)
0.0048077
0.0048262
0.0048262
0.38
Normalenspannung Y bei L/2 (psi)
4444
4487.1
4578.60
3.03
Kreisförmige Platte unter gleichmäßigem Druck
Problemstellung: Eine kreisförmige Platte mit festen Kanten unter einer gleichmäßig verteilten Drucklast. Ermitteln Sie die maximale Auslenkung in der Mitte der Platte.
Quellenangabe: R. J. Roark, W. C. Young, Formulas for Stress and Strain, McGraw-Hill Book Co., Inc., New York, NY, 1975, Table 24.
Materialeigenschaften
Geometrische Eigenschaften
Last
Elastizitätsmodul E = 30e6 psi
Querkontraktionszahl ν = 0.3
Durchmesser = 30 in
Dicke = 0.25 in
P = 3 psi
Ergebnisse – Schieberegler für die Simulationsqualität in der Standardposition
Ergebnisvergleich – Schieberegler für die Simulationsqualität in der Maximalposition für eine RTX4000-Grafikkarte
Ergebnisse
Ziel
Creo Simulate
Ansys Discovery Explore
Creo Simulation Live
Prozentualer Fehler
Ablenkung in der Mitte der Platte in Inches.
0.0553
0.0549
0.0552
0.0551
0.31
Ergebnisvergleich für Creo Ansys Simulation (höchste Netzauflösung)
Ergebnisse
Ziel
Ansys Discovery Refine
Creo Ansys Simulation
Prozentualer Fehler
Ablenkung in der Mitte der Platte (in)
0.0553
0.0551
0.0550
0.47
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