Technische Universiteit Delft
Faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Technische Materiaalwetenschappen Transporttechnologie
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.
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
