E. Klappe
Dynamisch gedrag van een klap. Verticale respons op katrijden
Computeropdracht,
Rapport 2002.99.3.TT.5261, Sectie Transporttechniek en Logistieke Techniek.
In dit rapport wordt de simulatie in ANSYS van een rijdende kat op een klap
van een overslagbrug besproken. Bij het onderzoek is uitgegaan van een bestaand
model met bijbehorende gegevens.
De klap heeft een driehoekige doorsnede waardoor de klap lichter kan worden.
Het model kan in ANSYS eenvoudig, snel en geparametriseerd worden geconstrueerd.
Het model is gemaakt om er een dynamische berekening mee uit te voeren.
Alhoewel ANSYS in principe een statisch pakket is, kan er prima een dynamische
berekening mee worden uitgevoerd. Dit is wel minder eenvoudig dan in ADAMS. In
ANSYS is het mogelijk om met behulp van contactelementen een rijdende kat te
simuleren. Hierbij wordt gebruik gemaakt van het element Contac48.
De uitgangsgegevens waren niet volledig zodat het ANSYS-model niet exact
hetzelfde is geworden als het oorspronkelijke model. De gegevens over de
profielen van de vakwerkconstructie en de liggers ontbraken. Ondanks dat er een
schatting van deze profielen is gemaakt, verschilt het model qua gewicht
niet veel van het van het oorspronkelijke model. Dit geldt zowel voor de klap
als voor de hangstang.
Alle gegevens kunnen in een computerprogramma worden geplaatst en in
één keer worden ingelezen in ANSYS. ANSYS is opgebouwd uit
drie fasen:
- Pré-solutiefase
- Solutiefase
- Post-solutiefase
De eerste twee fasen kunnen in dit programma worden gezet. Voor de laatste
fase moet in ANSYS zelf worden gezocht naar de juiste gegevens.
In de eerste fase worden parameters gedefinieerd. Een aantal van deze
parameters moet worden aangepast als er een andere rijcurve van de kat of
een andere constructie moet komen. Een aantal parameters is zo gemaakt dat
ze eventueel aan te passen zijn, maar dit was voor deze opdracht niet
noodzakelijk. Een aantal parameters zorgt voor de rijcurve van kat. Deze
rijcurve is weergegeven in figuur 1.
Figuur 1. Rijcurve
Ook worden alle materiaalgegevens en de elementtypen in deze fase ingevoerd.
Voor de hangstang wordt een link8 gebruikt, voor de klap een pipel6
en voor de kat zelf mass21. De contactelementen (contac48) die
voor het simuleren van een rijdende kat zorgen, zijn geen 'normale' elementen.
Ze kunnen bijvoorbeeld in dezelfde ruimte bestaan. Ze detecteren contact tussen
een contactoppervlak en een doeloppervlak. Bij deze opdracht zijn dit de
onderste liggers van de klap en de puntmassa die de kat simuleert. De puntmassa
krijgt een voorgeschreven verplaatsing in de tijd, waardoor de puntmassa over
de ligger verplaatst.
In de tweede fase van ANSYS worden krachten en randvoorwaarden gedefinieerd.
Bij deze opdracht dus de zwaartekracht en de krachten in de klap ten gevolge
van krachten in de kabels van de kabelgetrokken kat. De randvoorwaarden
gelden voor de hangstang en de klap die aan de oneindig stijve pyloon zijn
bevestigd. Ook worden de rekeninstellingen in deze fase ingevoerd. Deze zijn
nodig opdat ANSYS de goede berekeningen uitvoert. Dit laatste is een zeer
belangrijk onderdeel van het computerprogramma.
Het opstellen van de rijcurve gebeurt ook in deze tweede fase. Dit kan het
meest simpel worden gedaan door een formule van de verplaatsing tegen de
tijd in een do-loop te plaatsen. Door kleine tijdstappen te nemen wordt dan
de rijcurve zo goed mogelijk gesimuleerd.
Er wordt met een drietal verschillende snelheden en versnellingen
gesimuleerd. Andere rijcurven zijn ook eventueel mogelijk, maar zijn in dit
rapport niet gebruikt. Tevens is de hangstang op verschillende plaatsen
opgehangen om te zien wat de meest gunstige plek is voor het ophangpunt. De
simulatie geeft resulteert in een aantal plots en data van de verplaatsingen
en de spanningen op een aantal verschillende plaatsen in de constructie.
Rapporten studenten Transporttechniek en Logistieke Techniek
Gewijzigd: 2006.04.29;
logistics@3mE.tudelft.nl
, TU Delft
/ 3mE
/ TT
/ LT.