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22. Dezember 2023

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.

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 ux - 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 ux - 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.

Info

Wenn Sie ein Diagramm verwenden, gelten die im Register ux - Diagramm angegebenen Werte.

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.

ux - 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.

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 ux ist in vollem Umfang möglich.
  • Fest ab Freigabe-Verschiebung ux: 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 ux zu, nicht mehr die Kraft N.

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

ux - Diagramm

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

Info

Wenn die Feder unterschiedliche Eigenschaften im negativen und positiven Bereich aufweist, deaktivieren Sie das Kontrollfeld Symmetrisch.

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 Cu,x bestimmt und automatisch eingetragen.

Tipp

Falls die Reihenfolge der Definitionspunkte nicht korrekt ist, können Sie die Einträge mit der Schaltfläche Sortieren aufsteigend sortieren.

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 ux 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.
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