Aufschlagskraft nach freien fall an realem Bauteil berechnen

k0y0 · Anmeldungsdatum: 05.11.2014 Beiträge: 3

Meine Frage:
Auf eine Schaufelanlage (kann man sich als große Schublade vorstellen) fällt aus 70 mm Höhe ein 2 kg schweres Bauteil. Die Schaufelanlage ist als CAD-Modell vorhanden und mittels FEM kann das Verhalten auf statische Kräfte berechnet werden.

Mein Ziel ist es die maximale Kraft bzw. Verschiebung der Schaufel zu berechnen.

Meine Ideen:
Schritt 1. Fallzeit berechnen

Schritt 2. Endgeschwindigekeit ermitteln
v=10m/s^2 * 0,118s = 1,18m/s

Schritt 3. kinetische Energie berechnen

Ekin = 1/2 * m * v^2 = 1/2 * 2 kg * (1,18 m/s)^2 = 1,39Nm

Schritt 4. Federkonstante in FEM ermitteln

Verschiebung an Belastungsstelle bei 5N = 0,04436 mm
Verschiebung an Belastungsstelle bei 50N = 0,4439 mm
Verschiebung an Belastungsstelle bei 500N = 4,438 mm

D = 50N / 0,44 mm = 113 * 10^3 N/m

Schritt 5. Auslenkung über Spannenergie berechnen

F = 113 * 10^3 N/m * 4,96mm = 560N

So das ist mein erstes Ergebnis, ich finde die Kraft extrem hoch. Rechne ich das Ganze über der Impuls kommen grundverschiedene Ergebnisse herraus. Bei der Annahme einer impulsübertragungszeit von 0,1s

F = (2kg * 1,18 m/s) / 0,1s = 23,6N

Welcher Ansatz ist richtig?

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Nur ganz am Rande

k0y0 · Anmeldungsdatum: 05.11.2014 Beiträge: 3

War nur eine sehr grobe Annahme, da es sich um einen realen Fall handelt.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Oben steht irgendwas in hunderstel Millimetern und hier kommen Phantasiezahlen (warum nicht Jahre oder Femtosekunden?) - das paßt irgendwie nicht.

k0y0 · Anmeldungsdatum: 05.11.2014 Beiträge: 3

Ich verstehe dein Aussage nicht, die Anganben in hunderstell mm beziehen sich auf die Verschiebung bzw die berechnung der Ferderkonstante. Es geht hier um die Prinzipielle Vorgehensweise genaue Zahlenangaben müssen nicht berücksichtiigt werden. Bei der Kontaktzeit sind im übrigen werte von 0,5 - 0,1s üblich.