Biege- und Torsionssteife von Rund- und Rechteckrohr

[Heli-Anfänger Düsseldorf]

AW: Biege- und Torsionssteife von Rund- und Rechteckrohr

;-)

Immerhin, JM,
ich konnte es noch nie.

LG
W

[wirbelwind]

AW: Biege- und Torsionssteife von Rund- und Rechteckrohr

Hallo,

...wer von Euch kann FEM?

wäre jetzt nett zu wissen, was damit gemeint ist?
Möchtest du mehr über die FE-Methode wissen? Kann dir da einige Bücher empfehlen.
Oder möchtest du wissen, wer eine Software bedienen kann, die nach der FE-Methode rechnet? Naja, wer einen PC bedienen kann, sollte auch in der Lage sein, in den gängigen FE-Programmen die Daten einzugeben.
Oder aber, möchtest du vielleicht, dass dir jemand irgend etwas berechnet?

Leider werden wir vermutlich nie mehr erfahren, da ja alles über "PM" (war das nicht "Peter Mosleitners Magazin"?) gemacht werden soll.

Grüße von einem total verunsicherten
Klaus.

[Heli-Anfänger Düsseldorf]

Transparency Forum-ational ;-)

Hallo Klaus,

to make you a little bit more "sure", also wieder etwas selbstsicherer .............

Mit meiner Frage hatte ich gehofft, es würde sich ein freundlicher Herr melden, der FEM kann, um in einem konkreten Anwendungsfall belastbare Aussagen zu treffen.

Imho ist es von entscheidender Bedeutung, das der FEM-mer sich gut mit Lastannahmen und Kräfteverläufen in Bauteilen auskennt, die unsere spezifischen Situationen im Flugbetrieb bei Modellhelis abbilden.

Also bestimmte Lastfälle bei belastenden Flugsituationen. Irgendwelche Fantasielasten kann ich auch im Inventor eingeben, gibt auch schöne bunte Animationen , die aber sicher nichts mit "in Echt" zu tun haben.

Um einerseits mehr zu verstehen, an welcher Stelle im Heckrohr wie grosse Kräfte auftreten, und dann daraus folgend den Belegungsplan (wo und wieviel von welcher Faser -Uni/Leinwand/Gewicht pro qm-) für ein rechteckiges Heckrohr zu optimieren in Richtung "Stiffness-to-Weight-Ratio".

So das man mit möglichst geringem Gewicht/Materialeinsatz ein maximal steifes Heckrohr erhält.

Sollte dieser edle Herr hier mitlesen, würde es mich genauso freuen, wenn er sich "öffentlich" meldet.

Es gibt CAD-Geometrie-Daten zum Heckrohr (AutoCAD / Inventor).

Hoffe, etwas Licht ins Dunkel gebracht zu haben

L (und dankbare) G
Wolfgang

[wirbelwind]

AW: Transparency Forum-ational ;-)

... also wieder etwas selbstsicherer ...

... geht schon wieder ganz gut....

.... das der FEM-mer sich gut mit Lastannahmen und Kräfteverläufen in Bauteilen auskennt, die unsere spezifischen Situationen im Flugbetrieb bei Modellhelis abbilden.

UUUiii. Da wird die Luft plötzlich ganz dünn! Die "Zustände" am Modellhubschrauber gleichen leider nicht denen am Original. Und gibt es schon (relativ gesehen) wenig (wissenschaftliche) Fachliteratur zur Flugmechanik der Großen, so ist es bei den Modellhelis absolut Null. [SIZE="1"]Es gibt zwar einige Bücher über Modellhelis, die alle schön zu lesen sind, aber die Aussagekraft zu tatsächlich auftretenden Beanspruchungen hält sich bei allen stark in Grenzen (einschließlich Schlüter).[/SIZE]

Der einzige, der mir da auf Anhieb einfallen würde, ist "arcanthurus" beim Nachbarforum rc-heli-fan.org. Der war wohl hier auch mal unterwegs, den Namen kenne ich hier aber nicht.

Es gibt auch hier einige, die sich seeehr gut mit der Theorie der Helis auskennen, aber meist eben "nur" an den Großen.

...Hoffe, etwas Licht ins Dunkel gebracht zu haben

Na, es ist doch schon ganz helle...

Interessante Sache, die du da vor hast.

Grüße
Klaus.

[Heli-Anfänger Düsseldorf]

ich bin kein Erfinder........................

Hallo Klaus,


danke für den Tipp mit "arcanthurus"
Werde mal versuchen, ihn zu "tracen" und anzusprechen.


Ausserdem möchte ich mich hier keinesfalls mit fremden Federn schmücken.



Der rechteckige Heckausleger, um den es hier in den Betrachtungen geht, ist von Uwe aus Beitrag #16 in diesem Thread. Er hat ihn sich ausgedacht und laminiert.
Es gibt somit schon erste Baumuster.

Ich finde dieses Thema sehr spannend und versuche mit meinem wenigen Wissen sein Projekt zu unterstützen. Es hat sich vor einiger Zeit ergeben, da das 700er-Rex-Heck an meinem Laos imho zu schwach ausgelegt war für die Belastungen, die ich in den Heli einzubringen gedachte.

Auch ist jeder Input/konstruktive Kritik von Euch gern angenommen, der die Erkenntnislage verbessert.


Nach dem Motto:

- erstmal crazy Brainstorming auf Formel-1-Niveau

- dann (leider!) runterbrechen auf ein realisierbares Mass

- am Ende ein Bauteil in den Fingern halten, welches etwas bessere Eigenschaften hat als das Ausgangs-T-Rex-700-21,5mm-Heck.



to be continued.........

LG
Wolfgang

[wirbelwind]

AW: ich bin kein Erfinder........................

... zu schwach ausgelegt war für die Belastungen, die ich in den Heli einzubringen gedachte...

Ja, ja, das kenne ich auch... Dürfte aber schwierig sein, einen Heckausleger für Lasten auszulegen, die bei "dynamischen Einwirkungen" entstehen und bei denen i. d. R. große Energien duch Verformung abgebaut werden...

Nach dem Motto:
- erstmal crazy Brainstorming auf Formel-1-Niveau
- dann (leider!) runterbrechen auf ein realisierbares Mass
- am Ende ein Bauteil in den Fingern halten, welches etwas bessere Eigenschaften hat als das Ausgangs-T-Rex-700-21,5mm-Heck.

Mal ein Denkanstoß... Spanne den Heckausleger (bzw. das ganze Chassis) ein und betreibe ihn mal auf Nenndrehzahl - z. B. mit einer hochdrehenden Bohrmaschine. Dann das Heck sachte ansteuern und dabei kannst du sehr schön die Verformungen feststellen. Dabei kann man auch sehr schnell erkennen, ob der Ausleger zu schwach ist. Aber bitte nicht voll reinlangen mit dem Heckausschlag, sonst fliegt dir u. U. alles um die Ohren...

Grüße
Klaus.

[Albert]

AW: Biege- und Torsionssteife von Rund- und Rechteckrohr

Hallo,
ja, die Lasten sind das große Problem. Statische Lasten wie z.B. der maximale Heckschub sind zwar einfach zu ermitteln, aber dynamische Lasten wie z.b.Torsion des Rohres aufgrund der Kreispräzision des Heckrotors bei Bewegung des Heckrotor braucht schon etwas mehr Gehirnschmalz.

Zum Thema FEM: Wenn man die Lasten kennt, kann man per Formeln die Belastungen des reinen Rohres auch bei unterschiedlichen Querschnitten einfach ausrechnen. Interessant wird die ganze Geschichte bei den Strebenanschlüssen, dort kann man sicher schöne farbige Bildchen erzeugen mittels der FEM-Analysen der gängen CAD-Programme. Interpretation der selbigen ist schon interessanter und das leistet nicht das Programm, sondern der Mensch vor dem CAD.
Und richtig lustig wirds, wenn man FEM mit Laminaten berechnen will. Ich wüsste nicht, dass das die üblichen FEM-Programme leisten.

Meine Meinung zu dem Thema FEM im Modellhubschrauberbereich.

[Heli-Anfänger Düsseldorf]

ja, es ist ein langer und steiniger Weg ;-)

Hallo,
ja, die Lasten sind das große Problem. Statische Lasten wie z.B. der maximale Heckschub sind zwar einfach zu ermitteln, aber dynamische Lasten wie z.b.Torsion des Rohres aufgrund der Kreispräzision des Heckrotors bei Bewegung des Heckrotor braucht schon etwas mehr Gehirnschmalz.

Ja Albert,

DANKE erstmal für Deine Desillusionsversuche

Aber ich finde das Thema so spannend, das ich da gerne etwas mehr drüber erfahren möchte, weil mich einfach "moderne Technik" fasziniert
(du erinnerst Dich sicher an unsere Korrespondenz zum Thema
"[SIZE="2"]Lasersintern: Betriebsfestigkeit und Ausfallquoten bestimmter Bauteile im Vergleich
*gesintertes Werkstück contra baugleiches aus homogenem Material hergestellt*[/SIZE]")

Zum Thema FEM: Wenn man die Lasten kennt, kann man per Formeln die Belastungen des reinen Rohres auch bei unterschiedlichen Querschnitten einfach ausrechnen. Interessant wird die ganze Geschichte bei den Strebenanschlüssen, dort kann man sicher schöne farbige Bildchen erzeugen mittels der FEM-Analysen der gängen CAD-Programme.

Im vorliegenden Falle ist es günstigerweise "nur" ein kegeliges Vierkantrohr ohne Heckstreben, da der Boom ähnlich dem des Goblin im Heck des Chassis eingespannt ist. Auch ist der Boom exakt wie das 700er Rexheck im Chassis verschraubt. Also gibt es 8 Punkte oder eine Fläche, an der die Einspannung stattfindet.

Interpretation der selbigen ist schon interessanter und das leistet nicht das Programm, sondern der Mensch vor dem CAD.

Das ist auch ganz genau meine Erfahrung Albert! Das wird die Herausforderung an dieser Stelle.
Jemanden zu finden, der sein Wissen einbringt. Vielleicht findet sich ja irgendein hilfsbereiter kompetenter Zeitgenosse, der bereit ist, seine Erfahrung in die Waagschale zu werfen.

Und richtig lustig wirds, wenn man FEM mit Laminaten berechnen will. Ich wüsste nicht, dass das die üblichen FEM-Programme leisten.

Richtig, aber vielleicht reicht es ja auch für den Anfang aus, das man mit verschiedenen Wandstärken rechnet, also 0,2mm für einlagig CFK, an den Stellen, wo zwei Lagen liegen, mit 0,4mm.......und so weiter.

Meine Meinung zu dem Thema FEM im Modellhubschrauberbereich.

Wie ich finde, eine relevante und intelligente


LG
Wolfgang

[Albert]

AW: Biege- und Torsionssteife von Rund- und Rechteckrohr

Hi Wolfgang,
die Ausgangsfrage von Jürgen war anders... Deine Frage lautet: optimale, gewichtsoptimierte Auslegung eines Faserverbundheckrohres mit Länge X für Hubschrauber Y, Antrieb (Riemen, Starrantrieb?)..... Also ein paar ungeklärte Punkte.

Das konische Heckrohr egal welcher Form ist aufgrund des Zunahme des Biegabstandes natürlich optimal für Biegebelastungen. Siehe Balkentheorie - Wikipedia
D.h. das Flächenträgheitsmoment nimmt aufgrund des größeren Querschnittes ebenfalls zu und das kann man relativ einfach berechnen. Apropos Biegebalken: da wird klar, warum man einen zusätzlichen Abstützpunkt mittels Streben macht.

Torsion http://de.wikipedia.org/wiki/Torsion_(Mechanik) ist da einfacher.

....Vorrausgesetzt man hat homogene Materialeigenschaften und nicht gerichtete Eigenschaften wie bei Faserwerkstoffen

....und der größte Knackpunkt ist der ßbergang vom Heckrohr ins Chassis und auch die Befestigung des Heckrotors. D.h. die Lasten müssen gut ein/ausgeleitet werden. Dabei kann FEM sicher gut helfen. Allerdings sind FEM-Programme nicht ganz so billig, ich gehe mal von 5-stelligen €-Beträgen aus.

==> Wenn man konkret erörten will, sollte man eine CAD-Konstruktion machen und vielleicht hat jemand die Möglichkeit, diese Bauteil dann mit fiktiven Lasten und Bauteileigenschaften (ich würde Aluminium empfehlen) zu belasten und FEM-Bildchen zu erzeugen. Damit kann man dann erkennen, wo noch verstärkt werden muss. Ich rechne für eine konkrete Konstruktion und Auslegung mit 5 - 20 Stunden Arbeit.

@ Jürgen: worauf zielte deine Ausgangsfrage ab. Deine Frage war ja beantwortet (Zusammenfassung mit deinem Post #14) Ist das richtig? Wenn ja, lässt du das Thread-Napping zu

Albert

[JMalberg]

AW: Biege- und Torsionssteife von Rund- und Rechteckrohr

Mir ging es um eine Aussage bzgl Rechteck- und Rundrohr und ob evtl doch ein Rechteckrohr als Heckrohr von RC-Helis effektiver ist. So wie ich es momentan verstehe, wäre eine andere geometrische Form wahrscheinlich besser, aber der Entwicklungsaufwand wäre relativ enorm und die trotzdem erforderlichen empirischen Test schwierig zu realisieren.

[Albert]

AW: Biege- und Torsionssteife von Rund- und Rechteckrohr

Hi Jürgen,
gutes Beispeil ist das acht-eckige Heckrohr von Hirobo. Prinzipiell biegesteifer als das Runde, dafür muss die Heckrohraufnahme, die Schelle für die Strebe, , Gestängeführungen, das Heckgehäuse und auch eventuelle Stopfen für den Starrantrieb eben auch 8-eckig sein. Und das alles für ein paar Prozent, die bei Verwendung von Carbon (Gewichtsersparnis) gleich wieder futsch sind. Wie schon getippt (und auch Uwe´s Erfahrung), Carbonrohre haben geringere Steifigkeiten als Aluminiumrohre.

Ideal wäre wirklich eine integrales Heckrohr ala Goblin. D.h. maximale Performance bei minimalen Gewicht. Problem ist dann halt die ßbergänge ins Chassis und in ins Heckgehäuse. Und diese Konstruktion ist ohne Form, evtl. Presstempel nur mit Aufwand realisierbar.

[JMalberg]

AW: Biege- und Torsionssteife von Rund- und Rechteckrohr

... und solch ein Goblin-Heck ist eben mWn nur mit enormen Entwicklungsaufwand bzgl Festigkeit und Elastizität und ebenso hohem Fertigungsaufwand herzustellen. Das ist für ein "RC-Heli-Spielzeug" zu hoch. Wenn jemand von BMW bzw SGL Carbon sowas nebenbei entwickelt kann, ist immer noch eine Menge Piloten-Erfahrung nötig das dann auch fliegbar zu gestalten.
Das SAB ihr Heckrohr soweit realisieren konnte, zeugt mMn von pragmatischer Umsetzung; wenn jetzt dort German Engineering zum Zuge käme wäre das Heck wahrscheinlich dann perfekt.... irgendwann in der Zukunft