HILFE: Verwindungssteifigkeit / Stabilität Alu-Bauteil

Hallo zusammen,

ich habe eine Idee im Kopf, die ich gern durch einen mehr oder minder bekannten Zerspahnungstechniker (ich hoffe, dass ist richtig) erledigen lassen möchte. Zuvor stellt sich jedoch die Frage, was bei der Aluminium-Konstruktion beachtet werden muss, um eine möglichst hohe Verwindungssteifigkeit bei gleichzeitig minimalem Gewicht zu erreichen. Wobei die Stabilität die höhere Priorität hat. Unter Belastung (2-3 Kg) am fest justierten Schwenkarm soll sich nix mehr bewegen, auch wenn sich die gesamte 'Montier'-Ebene drehen sollte. Die Belastung / das Gewicht ist immer fest durch ne Schraube montiert und wackelt nicht. Auch hängt es nicht an ner Schnur oder so.

Bitte schaut Euch mal meine Skizze im Anhang an.

Durch die Bohrungen zur Gewichtseinsparung wird das Bauteil doch durch die entstehenden T-Profile sogar stabiler, oder? Sollte die Skizze weder mit noch ohne Bohrungen eine ausreichende Verwindungssteifigkeit besitzen, bringen dann 30 statt 25 mm breite Teile etwas? Die Tiefe von 10 bzw 7,5 mm würde ich nur ungern ändern. Die Länge der Hebel ist fix und das Material soll Aluminium sein.

Vielen Dank im voraus für Eure Tipps

Gruß, der t4z

P.S.: Sollte ich hier im falschen Bereich sein, so sagt mir bitte, wo mein Thema am besten aufgehoben ist. Bin die Forumsliste 2mal auf und abgegangen. Hab nichts passenderes gefunden.

Der Beitrag wurde von t4z bearbeitet: 10.11.2010, 18:40 Uhr

Also durch doppel T-Profile hast du meiner Meinung nach die beste Verwindungssteifigkeit, ich kann mich aber auch irren.......



MFG Martin

Die Steifigkeit wird verkleinert, da du die gleichen Aussenmasse jedoch weniger tragendes Material hast. Du kannst jedoch die Aussenmasse vergrössern und eine Bohrung einbringen, so kannst du eine gleiche Steifigkeit bei geringerem Gewicht erreichen. Denn bei Biegung und Torsion gilt: Je weiter das Material von der neutralen Faser entfernt ist, desto weniger Material braucht es um ein Biege/Torsionsmoment zu halten.
Wenn du ein "Tabellenbuch Metall" vom Europa Verlag hast findest du diverse Formeln um das axiale und polare Widerstandsmoment zu verschiedenen Profilformen auszurechnen. Diese sind bei meiner Ausgabe auf Seite 49.
Freundliche Grüsse
DMC635V

Der Beitrag wurde von DMC635V bearbeitet: 10.11.2010, 21:18 Uhr

Hallo t4z ,

eine Bohrung spart Gewicht, aber führt zu einer geringeren Steifigkeit.
Die große Kunst bei der Gestaltung eines neuen Bauteils ist die, dass man trotz unterschiedlicher Kräfte, im gesamten Bauteil die gleichen Spannungen hat.
An der Stelle, wo die Spannung am größten ist, wird es versagen.
Bei manchen 3D-CAD-Programmen kann man die einwirkenden Kräfte simulieren und die dabei auftretenden Spannungen farblich darstellen.

Dinge versteht man besten, wenn man sie selber anfasst.
Mache bitte folgende Versuche:

Versuch 1:
Öffne die Haustüre und stecke deine Hand in den Spalt wo die Schaniere sind.
Drücke mit der anderen Hand, erst am Rand, dann in der Mitte und dann am Türgriff die Türe wieder zu.

Fazit:
Je länger der Hebel, desto größer wird die Kraft.
Moment = Hebellänge x Kraft
und L1 x F1 = L2 x F2 ( F2 drückt auf deine Hand und wird in Dezibel angegeben )

Die Belastung auf das Material steigt linear zur Hebellänge an.
Du musst also nach hinten den Querschnitt in deiner Konstruktion so verändern, dass dadurch eine konstante Spannung im Material erreicht wird.



Versuch 2:
Schneide einen Papierstreifen 3 x 12 cm aus.
Halte ihn flach an einem Ende zwischen Daumen und Zeigefinger.
Der Papierstreifen wiegt ca. 0.1 g.
Nur durch sein Eigengewicht verbiegt er sich nach unten.

Falte jetzt den Streifen der Länge nach, so dass ein „V“ entsteht.
Halte das V jetzt an einem Ende mit dem Daumen, Zeige- und Mittelfinger.
Lege am anderen Ende einen Radiergummi in das V und der gleiche Streifen hält jetzt das 100-fache Gewicht aus.
Das axiale Flächenmoment wird in mm^4 angegeben und ist die Summe der einzelnen Flächen (mm²) mal dem Abstand zur Biegeachse im Quadrat (mm²).

Fazit:
Das Material wird um so „wertvoller“, je weiter es von der Biegeachse (neutrale Fase) weg ist.
Probiere es einfach aus. Probieren geht über studieren.

Der Beitrag wurde von Alleskleber bearbeitet: 11.11.2010, 18:43 Uhr

Hier habe ich noch einen Ausschnitt über Biegung aus meinem Formelblatt. Oben ist die Hauptformel um die Biegespannung auszurechnen, darunter sind drei Skizzen für verschiedene Arten der Werkstückeinspannung, du brauchst die ganz links. Zu unterst sind drei Skizzen für das Axiale Widerstandsmoment für verschiedene Werkstückformen. Unter folgendem Link findest du noch Beispiele für andere Formen.
"http://de.wikipedia.org/wiki/Widerstandsmoment#Beispiele_.28axiales_Widerstandsmoment.29"
Ausserdem musst du auf die Richtung des Biegemoments achten, (meist in x-x oder y-y angegeben) das heisst wenn du dasselbe Teilvon verschiedenen Richtungen beanspruchst, ist auch das Widerstandsmoment anders. Ausnahmen dabei sind Runde Teile oder beschränkt auch Punktsymetrische Profile.

Der Beitrag wurde von DMC635V bearbeitet: 11.11.2010, 21:16 Uhr