Bei welcher Lagerung Biegesteifigkeit am höchsten? (Balken)

Nov 29, 2003 4 Replies

Hallo,



intuitiv würde ich sagen bei der festen Einspannung links und rechts (drei wertige Lager)



Wenn ich aber die Lösung der DGL. W```` - beta^4 W=0 anschaue: W(x)=A sin(beta x) + B cos(beta x) + C sinh(beta x) + D cosh(beta x)



Abkürzung beta^4=omega^2 rho A /(EI)



Und die R.B. für die feste Einspannung links und rechts:



1.. w(x=0)=0 2.. w(x=L)=0 3.. w`(x=0)=0 4.. w`(x=L)=0, dann bekomme ich da als Lösung omega= Pi^2/(2L)^2 * sqrt(EI/(rho*A))

Für den beidseitig gelenkig gelagerten Balken erhalte ich für die R.B.



1.. w(x=0)=0 2.. w(x=L)=0 3.. w``(x=L)=0 4.. w``(x=L)=0 omega= Pi^2/ L^2 * sqrt(EI/(rho*A)) à Faktor vier kleiner!!

Wie kommt das, oder habe ich mich verrechnet?



Sind die R.B. richtig? - Mechanik ist schon ein wenig her...



Für einen Balken mit L=0,234m, h=0.001m, b=0.9m, E-Modul 2,1 E11 N/m^2, rho=7850 kg/m^3 bekomme ich 21 Hz raus. Wenn ich das mit FEM rechne, bekomme ich 98 Hz raus, Wenn man es mißt dann kommt auch um die 100 Hz raus.



Irgendwas stimmt mit der analytischen Lösung nicht. Wer weiß Rat?


Achim


"Achim Frahm" schrieb im Newsbeitrag news:bqb3bh$4io$ snipped-for-privacy@nets3.rz.RWTH-Aachen.DE...

Das ist auch so.

Das ist die allgemeine Lösung der Biegeschwingungsgleichung für den homogen und konstant massebelegten elastischen Stab nach Trennung der Variablen (Zeit t, Ort x) in der part. DGL, die das Schwingungsverhalten abhängig von Randbedingungen beschreibt.

Sei weiter beta = lambda/L.

RB sind korrekt.

Hier stimmt etwas nicht. Für den beidseitig eingespannten Stab ergeben sich die Eigenwerte aus cosh (lambda) * cos (lambda) = 1. Der kleinste Eigenwert beträgt daher rund lambda = 4,73 - und nicht pi^2/4.

Randbedingungen sind korrekt.

Eigenwerte bestimmen sich aus sin (lambda) = 0, also kleinster Eigenwert Lambda = pi. Hier korrekt.

Ich fürchte - Ja. Nun ergibt sich das Verhältnis der kleinsten Eigenfrequenzen (biegesteife Stützung - gelenkige Stützung) zu 4,73^2/3,14^2 = (rund) 2,27.

Gruß, Alfred

Achim Frahm schrieb:

Die exakten Ergebnisse sind: f_j = X_j *(1/L²) * sqr(E*I/mue) E,I,mue [N/m2, m4, kg/m]

a frei aufliegender Balken, ein Horizontallager frei X_j = pi/2 * n² n = 1,2,3....

b links und rechts eingespannter Balken, ein Horizontallager frei X_j = pi/2 * (n + 1/2)² n = 1,2,3.....

b/a = (n+1/2)²/n² bei n=1 b/a = 2.25

Bei o.a. Bsp also :

a f_1 = 42,8 Hz b f_1 = 96,4 Hz FEM ist immer eine Näherung

Jürgen

Die zuerst angeschriebenen Werte sind für beidseitige Einspannung nicht exact für n < 4 (baupraktisch aber akzeptabel) Richtig muss es heißen: n = 1: X_j = 3.5608 n = 2: X_j = 9.8155 n = 3: X_j =19.2424

Das Verhältnis 2.27 von Alfred ist OK.

Asche über mein Haupt :-( Jürgen

n > 3 !!

richtig: b f_1 = 97 Hz

1/234 ist bei Eigenschwingungen kein Biegeproblem sondern eher eine Saite. Du verwendest den falschen Ansatz.

Gruss, Werner

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