Lastpfadanalyse - Load path analysis
Lastweg Analyse ist eine Technik der mechanischen und bautechnischen verwendet , um den Pfad des maximalen zu bestimmen Stresses in einem ungleichmäßigen Belastung -haltigen Glied in Reaktion auf eine angelegte Last. Die Lastpfadanalyse kann verwendet werden, um den Materialbedarf im tragenden Element zu minimieren, um die Bemessungslast zu tragen.
Eine Lastpfadanalyse kann unter Verwendung des Konzepts eines Lastübertragungsindexes U* durchgeführt werden. In einer Struktur wird der Hauptteil der Last über die steifste Route übertragen. Der U*-Index repräsentiert die innere Steifigkeit jedes Punktes innerhalb der Struktur. Folglich ist die Verbindungslinie der höchsten U*-Werte der Hauptlastpfad. Mit anderen Worten, der Hauptlastpfad ist die Kammlinie der U*-Verteilung (Kontur) Diese Analysemethode wurde in physikalischen Experimenten bestätigt.
Lastpfadberechnung mit U*-Index
In einer Struktur wird der Hauptteil der Last über die steifste Route übertragen. Der U*-Index repräsentiert die innere Steifigkeit jedes Punktes innerhalb der Struktur. Folglich ist die Verbindungslinie der höchsten U*-Werte der Hauptlastpfad. Mit anderen Worten, der Hauptlastpfad ist die Kammlinie der U*-Verteilung (Kontur). Die U*-Index-Theorie wurde durch zwei verschiedene physikalische Experimente validiert.
Da der U*-Index die Lastpfade basierend auf der Struktursteifigkeit vorhersagt, wird er von den Spannungskonzentrationsproblemen nicht beeinflusst. Die Lastübertragungsanalyse mit dem U*-Index ist ein neues Konstruktionsparadigma für die Fahrzeugstrukturplanung. Es wurde bei der Designanalyse und -optimierung von Automobilherstellern wie Honda und Nissan eingesetzt .
Im Bild rechts wird ein Bauteil mit einer zentralen Bohrung unter Last belastet. Abbildung (a) zeigt die U*-Verteilung und die resultierenden Lastpfade, während Abbildung (b) die von Mises-Spannungsverteilung darstellt . Wie aus Bild (b) ersichtlich, sind im Bereich der Bohrung höhere Spannungen zu beobachten. Es ist jedoch unvernünftig zu schließen, dass die Hauptlast diesen Bereich mit Spannungskonzentration passiert, da das Loch (das kein Material hat) für die Aufnahme der Last nicht wichtig ist. Die durch strukturelle Singularitäten wie ein Loch oder eine Kerbe verursachte Spannungskonzentration erschwert die Lastübertragungsanalyse.