Stabfedern

Eine Stabfeder beschreibt die Federsteifigkeit und den Wirkungsbereich eines Stabes in seine Längsrichtung. So können Sie Steifigkeitsvorgaben für Kraft-Weg-Beziehungen im Modell abbilden.

Dialog 'Neue Stabfeder'

Basis

Im Register Basis legen Sie unter anderem den Definitionstyp fest. Dieser wirkt sich auf das Konzept des zweiten Registers aus.

Definitionstyp

Mit der Option 'Teilweise Wirkung' können Sie eine Feder definieren, die über einen definierten Bereich mit konstanter Steifigkeit wirksam ist. Die Parameter können Sie im Register u_x - Teilweise Wirkung festlegen.

Die Option 'Diagramm' bietet die Möglichkeit, die Federsteifigkeiten individuell in einem Weg-Kraft-Diagramm zu beschreiben. Die entsprechenden Angaben können Sie im Register u_x - Diagramm treffen.

Federkonstante

Die Federkonstante beschreibt die Steifigkeit des Stabes in seiner Längsrichtung x gemäß der generellen Beziehung:

Die Steifigkeit wird somit bei einem Federstab direkt vorgegeben und nicht aus dem E-Modul und Stabquerschnitt ermittelt.

Parameter für Eigengewicht

In der Liste stehen drei Möglichkeiten zur Auswahl, um das Eigengewicht der Feder festzulegen:

• Masse: Geben Sie die Masse des gesamten Federstabes an.
• Masse/Länge: Geben Sie die längenbezogene Masse an.
• Spezifisches Gewicht: Geben Sie das spezifische Gewicht und die Querschnittsfläche an.

u_x - Teilweise Wirkung

Wenn Sie den Definitionstyp 'Teilweise Wirkung' ausgewählt haben, können Sie in diesem Register die Federeigenschaften näher beschreiben. Dabei lassen sich auch nichtlineare Parameter zuzuweisen. Ihre Angaben werden rechts im Diagramm dynamisch dargestellt.

Teilweise Wirkung einer Stabfeder

Legen Sie die Wirkung der Feder für den 'Negativen Bereich' sowie für den 'Positiven Bereich' fest. In der 'Typ'-Liste stehen jeweils verschiedene Kriterien für die Wirksamkeit der Feder zur Auswahl.

• Vollständig: Die Verschiebung u_x ist in vollem Umfang möglich.
• Fest ab Freigabe-Verschiebung u_x: Die Feder wirkt nur bis zu einer bestimmten Verschiebung. Bei einer Überschreitung wird eine feste Verbindung wirksam und die Feder entspricht einem starren Stab ("Anschlag").
• Versagen ab Freigabe-Kraft N: Die Feder wirkt nur bis zu einer bestimmten Kraft. Bei einer Überschreitung fällt die Feder aus.
• Fließen ab Freigabe-Kraft N: Die Feder wirkt nur bis zu einer bestimmten Kraft. Bei einer Überschreitung erhöht sich nur noch die Verschiebung u_x zu, nicht mehr die Kraft N.

Sämtliche Federtypen sind mit einem 'Schlupf' u_x,s kombinierbar. Damit können Sie die Eigenschaft einer Feder abbilden, die erst nach einer bestimmten Verschiebung wirken soll.

u_x - Diagramm

Beim Definitionstyp 'Diagramm' können Sie in diesem Register die Federeigenschaften genau beschreiben. Auch hier werden Ihre Vorgaben rechts im Diagramm dynamisch dargestellt.

Diagramm einer Stabfeder

Legen Sie in der Spalte 'Verschiebung' die Anzahl der Definitionspunkte des Arbeitsdiagramms mit den entsprechenden Werten fest. In der Spalte 'Kraft' können Sie die Abszissenwerte der Verschiebungen mit den Federkräften zuweisen. Aus diesen Angaben wird jeweils die Federkonstante C_u,x bestimmt und automatisch eingetragen.

Für den 'Diagrammbeginn' und das 'Diagrammende' stehen folgende Kriterien zur Auswahl:

• Ausfall: Die Feder wirkt nur bis zu einer bestimmten Kraft oder Verschiebung. Bei einer Überschreitung fällt die Feder aus.
• Fließen: Die Feder wirkt nur bis zu einer bestimmten Kraft. Bei einer Überschreitung erhöht sich nur noch die Verschiebung u_x zu, nicht mehr die Kraft N.
• Kontinuierlich: Jenseits des Definitionsbereichs wird die Federkonstante des letzten Schritts angesetzt.
• Anschlag: Die Feder wirkt nur bis zu einer bestimmten Verschiebung. Bei einer Überschreitung wird eine feste Verbindung wirksam und die Feder entspricht einem starren Stab.