Berechnung Wanddicke / Stärke

Technik Mechanik & Konstruktion
#1

Hallo an alle,

ich habe eine Frage zu einer Aufgabe aus dem Bereich der Werkstoffkunde.
Und zwar muss ich wie aus der Zeichnung gegeben (http://250kb.de/u/100426/p/JFEbuEHIxL4W.png)
die Dicke für eine Stuhlplatte aus dem Material Polycarbonat (PC) berechnen.
Weiterhin ist der Stuhl mit einem Tuch bespannt, auf welches man sich draufsetzt.
Alle benötigten Werte sind aus der Zeichnung zu entnehmen. Ich habe leider noch nicht die richtige Formel dazu gefunden. Kann mir einer von euch bitte weiterhelfen??

danke im voraus.

gruß!

#2

Hallo lgi007,
kann man davon ausgehen, dass die Sitzfläche kreisförmig ist?

Weiterhin ist der Stuhl mit einem Tuch bespannt, auf welches
man sich draufsetzt.

Ist das Tuch vorgespannt, wie stark und wie (un)gleichmäßig ?

Ich habe leider noch nicht die richtige Formel dazu gefunden.

Eine einzige Formel würde der Realität nicht gerecht. Wenn zB ich mich darauf setze, dann erzeuge ich keine Punktlast von maximal 90kg. Mein Gesäß wird - über das Tuch - eine nicht besonders gleichmäßige Krafteinleitung in die Sitzschale erzeugen. Und weiter ginge in die Spannungsbetrachtung ein, an welchen Stellen die Sitzschale abgestützt ist.
Und wenn du das alles hast, dann kannst du die FE-Berechnung auf den Weg bringen. Alles andere wäre „Spielkram“ und spätestens aus Gründen der Produkthaftung sträflicher Leichtsinn.
Gruß
Karl

#3

Guten Tag,

Hallo Karl,

danke erst einmal. Hier habe ich noch mal eben das Gesamtbild (http://250kb.de/u/100426/p/Lv7AoJ45vsNu.png). Ich habe dieses als ein Segment aufgeteilt um dafür dann die Berechnung zu machen. Nur komme ich nicht auf die Dicke bzw. ich weiss einfach nicht mit welchen Formeln ich dieses berechnen kann. Die Sitzfläche ist quasi rechteckig. Die Durchbiegung des Tuches bzw die Steifheid und ob es eingespannt ist, ist alles nicht gegeben bzw. kann angenommen werden.

Lieben Gruß,
igi

#4

Hallo Igi,

… Die Durchbiegung des Tuches bzw die Steifheit und ob es eingespannt ist, ist alles nicht gegeben bzw. kann angenommen werden.

Und wie ist die Anbindung der Sitzschale an die Füße des Stuhls ?
Da die Aufgabenstellung offensichtlich alle Freiheiten in der Annahme wichtiger Rahmenbedingungen lässt (also schluderig formuliert ist), würde ich das k…frech zu meinen Gunsten ausnutzen: Ich nehme dann an, die Schale ist ganz oben an ein steifes Metallgestell angebunden. Wodurch die Beanspruchung der Schale praktisch gleich Null ist. Federt dann natürlich nicht.
Gruß
Karl

#5

Guten Tag,

hallo karl,

hmmm die schale ist doch ein Stück insgesamt… und ich muss „nur“ die dicke berechnen… und ich frage mich einfach nur wie. hab leider total keine ahnung :frowning:(
das beste material, wenn der stuhl leicht sein muss habe ich bereits bestimmt. Und das beste material wenn der stuhl transparent sein muss ebenfalls.
fehlt mir nur noch die Dicke… BITTTTEEEE :smile:

#6

Hallo Igi

… hab leider total keine ahnung :frowning:(

Das befürchte ich auch. Wie schon geschrieben, ist das nicht mit einer einfachen Formel zu erledigen.
Entweder benutzt du dazu ein FE-Berechnungsprogramm. Oder : Falls du darauf keinen Zugriff hast, aber grundsolide Mechanik-Kenntnisse hast, dann kannst du (angesichts der recht einfachen Geometrie der Schale) eine eigene schrittweise Näherungsrechnung programmieren, z.B. in einer EXEL-Tabelle.
Entfallen die beiden Alternativen, müsste man einen Musterstuhl bauen(in den auf dem Markt erhältlichen Wandstärken des Materials) und entsprechend belasten.
Gruß
Karl

#7

Guten Tag,

Hallo Karl,

also grundsolide mechanik kentnisse habe ich. Allerdings weiss ich nicht wie diese Näherungsrechnung aussehen soll…
Von dem FE Berechnungsprogramm habe ich ehrlich gesagt noch überhaupt nichts gehört.

(

#8

Hallo Igi,

also grundsolide mechanik kentnisse habe ich. Allerdings weiss
ich nicht wie diese Näherungsrechnung aussehen soll…

  1. Den Stuhl auf seine Beine stellen.
    Annahmen: Gewicht als Punktlast, Sitztuch unnachgiebig,
    gleichmäßig verteilte Einleitung in Sitzschale.
  2. Eine Durchsenkung des Tuches unter dem Gewicht
    bzw das Zusammenziehen der Sitzschale abschätzen
    (vergleichbar einem Seil zwischen zwei Pfosten).
    Damit gibt es eine vergleichsweise große horizontale Krafteinleitung in die Schale, die vertikale Einleitung ist 450N.
  3. Die Sitzschale in (zB 10) Segmente „schneiden“, und vom ersten bis zum letzten Segment - Schritt für Schritt - die Schnittkräfte und Schnittmomente berechnen. Aus letzteren gewinnt man die (für die Beanspruchung relevanten) Spannungen an den Schnittstellen.
  4. Mit diesen Zug- und Druckspannungen, über den E-Modul,
    ergibt sich die Verformung für jedes Element.
    Die geometrisch aufaddieren und mit der Annahme unter 2. vergleichen. Falls der Vergleich eine zu große Differenz ergibt, bei 2. mit einer verbesserten Annahme wieder einsteigen.

Von dem FE Berechnungsprogramm habe ich ehrlich gesagt noch
überhaupt nichts gehört.

Finite Elemente http://www.google.de/search?q=fe+software&rls=com.mi… hast du bestimmt schon mal gehört. Die Berechnung funktioniert nach genau demselben Verfahren wie oben beschrieben. Solche Programme zum Download http://www.google.de/search?q=fe+software+download&r…
Kann aber selber keine Empfehlung geben.
Gruß
Karl

#9

Guten Tag,

Hallo Karl,

werde das morgen mal so wie du gesagt hast durchrechnen - danke erst mal hierfür!!! Wie genau muss ich danach vorgehen um die Dicke zu errechnen? Durch Umstellen von Formeln?

danke noch mal

Lieben Gruß

#10

Hallo Igi,

werde das morgen mal so wie du gesagt hast durchrechnen -
danke erst mal hierfür!!!
Wie genau muss ich danach vorgehen um die Dicke zu errechnen? Durch Umstellen von Formeln?

Du errechnest nicht die Dicke, sondern du nimmst zunächst eine Dicke an und prüfst dafür, ob die zulässige Spannung überschritten wird. Falls letzteres zutrifft, die ganze Rechnung noch einmal mit einer stärkeren Dicke.
Aber noch ein Hinweis aus der Praxis : Solche Teile überleben idR nicht, weil an ungünstigen Stellen (Kerbradien, Krafteinleitungen) Spannungskonzentrationen auftreten, mit ersten Anrissen. Das bildet die FE-Berechnung in 3D sehr schön ab.
Habe selber mit einem solchen Programm nur rechnen lassen; dabei gehört, dass dafür schon etwas Erfahrung gehört, um mit einem solchen Tool klarzukommen. So soll man an den Stellen, an denen Spannungsspitzen zu erwarten sind, mit erhöhter Auflösung arbeiten. An anderen dafür mit geringerer, um den Rechenaufwand in Grenzen zu halten.
Gruß
Karl

#11

Hallo Igi

eine Einführung in die FEM-Welt gibt es hier:

z88.uni-bayreuthDOTde/deutsch.html

bitte das DOT anpassen

Gruss
Marc

Im Übrigen unterliegen die Programmversionen der GNU-GPL, was ja auch nicht schlecht ist…