Carbon-Material für FEM? Und benutze ich FEM richtig?

In diesem Forum Fragen und Diskussionen in Deutsch
Forum rules
Foren-Regeln und hilfreiche Informationen

WICHTIG: Bitte zuerst lesen, bevor Sie posten
Post Reply
mattxzy
Posts: 2
Joined: Thu Jul 18, 2019 11:31 am

Carbon-Material für FEM? Und benutze ich FEM richtig?

Post by mattxzy »

Hallo zusammen,


für ein Gitarrenprojekt möchte ich mir ein Teil aus Carbon fräsen lassen. Und um die Dicke zu bestimmen, wollte ich FEM nutzen, um das Teil so dünn wie es geht zu machen. Ich habe einen Anbieter für Carbon-Fräsen angeschrieben, aber leider konnte er mir die Daten zu seinen verwendeten Carbonplatten nicht geben, die ich bräuchte um ein passendes Material zu erstellen.

Welche Daten sind relevant um ein Carbon-Material für FEM zu erstellen und wo finde ich sie am besten?


Ich habe dann einfach mal CalculiX-Steel zum Ausprobieren verwendet, die Ergebnisse waren allerdings erdrückend. Das Bauteil biegt sich viel zu stark, ich hatte eine Verbiegung von maximal wenigen Dutzend µm geplant. Das sind die 6 Kräfte, die auf das Bauteil mit ca. 0,8° wirken:
108,9 N, 108,45 N, 126 N, 127,8 N, 122,85 N und 108 N. (Diese Werte habe ich mit einem "String Tension Calculator" eines Gitarrensaitenherstellers bestimmt)

Ich habe die Datei mal angehängt, habe ich alles richtig gemacht, was FEM angeht? (Das erstellte Mesh und die Simulationsergebnisse haben die Dateigröße leider vervierzigfacht, darum musste ich sie löschen. Ich hatte einfach mit dem Gmsh mesher das Mesh erstellt und dann die Analyse gestartet)


Hier ist noch ein Bild des fertigen Bauteils, damit man sehen kann, wo die Kräfte herkommen und für was es da ist:
Carbon_Visualisierung.jpg
Carbon_Visualisierung.jpg (38.42 KiB) Viewed 834 times
Grüße


mattxzy


ps. hier noch diese Angabe:

OS: Windows 10
Word size of OS: 64-bit
Word size of FreeCAD: 64-bit
Version: 0.18.16117 (Git)
Build type: Release
Branch: releases/FreeCAD-0-18
Hash: dbb4cc6415bac848a294f03b80f65e888d531742
Python version: 3.6.6
Qt version: 5.6.2
Coin version: 4.0.0a
OCC version: 7.3.0
Locale: German/Germany (de_DE)
Attachments
Carbon-mattxzy.FCStd
(789.79 KiB) Downloaded 17 times
User avatar
bernd
Veteran
Posts: 12851
Joined: Sun Sep 08, 2013 8:07 pm
Location: Zürich, Switzerland
Contact:

Re: Carbon-Material für FEM? Und benutze ich FEM richtig?

Post by bernd »

als materialdaten brauchst du:
- e- modul
- querdehnzahl

das meshobjekt brauchst du nicht zu löschen, es reicht das mesh zu leeren. Geht mit rechts- click auf das mesh objekt.

wieviel verschiebung hattest du denn?
mattxzy
Posts: 2
Joined: Thu Jul 18, 2019 11:31 am

Re: Carbon-Material für FEM? Und benutze ich FEM richtig?

Post by mattxzy »

Hallo bernd,

danke für deine Antwort, ich habe mal ein Young's Modulus von 181 GPa und Poisson Ratio von 0,2 verwendet, das Ergebnis sieht so aus:
FEM_Carbon.jpg
FEM_Carbon.jpg (34.25 KiB) Viewed 797 times
Wie man sieht gibt es eine Verschiebung von mehreren cm. Kann das bei ca. 70 kg Zug, der so gut wie parallel zum Teil zieht, realistisch sein?

Grüße

mattxzy
herbk
Veteran
Posts: 2660
Joined: Mon Nov 03, 2014 3:45 pm
Location: Windsbach, Bavarya (Germany)

Re: Carbon-Material für FEM? Und benutze ich FEM richtig?

Post by herbk »

Hi mattxzy,
mattxzy wrote: Thu Jul 18, 2019 9:00 pm Wie man sieht gibt es eine Verschiebung von mehreren cm. Kann das bei ca. 70 kg Zug, der so gut wie parallel zum Teil zieht, realistisch sein?
meiner Einschätzung nach (hab's nicht nachgerechnet) ja.

Auch wenn Carbon ein wesentlich niedrigeres E-Modul als Stahl hat wird sich bei einem dünnen Bauteil nicht so wenig Biegung herauskommen wie Du möchtest. Gegen durchbiegen hilft nur Dicke...

BTW.: Carbonplatten erhalten ihre Festigkeit von langen, miteinander verklebten Kohlefaserfäden. Wenn Du die quer zur Lastrichtung fräst, dann nimmst Du einen Teil der Festigkeit.

http://www.maschinenbau-wissen.de/skrip ... -berechnen
Gruß Herbert
freecad-heini-1
Veteran
Posts: 7790
Joined: Tue Jan 07, 2014 11:10 am
Contact:

Re: Carbon-Material für FEM? Und benutze ich FEM richtig?

Post by freecad-heini-1 »

Solche Decken sind üblicherweise innen gut verrippt, bei halbakustischen E-Gitarren.
Image
herbk
Veteran
Posts: 2660
Joined: Mon Nov 03, 2014 3:45 pm
Location: Windsbach, Bavarya (Germany)

Re: Carbon-Material für FEM? Und benutze ich FEM richtig?

Post by herbk »

Hi Wilfried,

ich denke es geht um den Hals...
Gruß Herbert
freecad-heini-1
Veteran
Posts: 7790
Joined: Tue Jan 07, 2014 11:10 am
Contact:

Re: Carbon-Material für FEM? Und benutze ich FEM richtig?

Post by freecad-heini-1 »

herbk wrote: Sat Jul 20, 2019 6:56 am Hi Wilfried,

ich denke es geht um den Hals...
Im Hals einer Gitarre ist normalerweise ein Halsstab aus Metall eingelassen.
phpBB [video]
Post Reply