Finite Elemente Analyse einer Messerklinge

Finite Element-Analyse einer Messerklinge

Da hast du recht sanjuro, auch ich würde niemals mit meinen Messern auf Porzellan o.ä. schneiden. Trotzdem gibt es genug Beispiele, wo dies der Fall ist, z.B. im Restaurantbereich...
Auf die Gefahr hin, für überheblich gehalten zu werden: Was den Gästen im Restaurantbereich zur Benutzung angeboten wird, fällt für mich nicht unter Messer, auch wenn die Geräte in der Seitenansicht und auf Distanz gewisse Ähnlichkeiten haben.

Gruß

sanjuro
 
Hallo an alle!

Hatte heute ganz kurz Zeit und die Möglichkeit für 2 weitere Bilder, da es mich auch sehr interessiert, wie sich der Spannungsverlauf bei einer durchgehenden Schneide, also ohne Ricasso, ändert.

Zuerst einmal die Klingengeometrie: Anschliff mit 7°, Schneidenwinkel 15° (halbseitig):



Nun ein bild ohne Ricasso:



zum Vergleich nocheinmal mit Ricasso:



Wie würdet ihr die Ergebnisse deuten?
Wenn die Bilder qualitativ so stimmen (wie gesagt, bin kein FE-Profi :hmpf:) würde ich sagen, dass der Spannungsverlauf ohne Ricasso etwas harmonischer ist. Allerdings ist dabei auch der Spannungsquerschnitt kleiner als mit Ricasso und dadurch ergibt sich ein etwas größeres "Spannungsfeld".


Ach ja, die verwendete Software ist CATIA V5 und es handelt sich um eine 3D Berechnung mit parabolischen Elementen.

Schöne Grüße
 
Meine Deutung dürfte ungefähr so zielsicher wie die Wetterprognosen sein, aber was soll´s...:rolleyes:

Bei der Zeichnung mit Ricasso macht mir der harte Spannungswechsel an dem kleinen Bogen sorgen. Würde es an dieser Stelle brechen? Und wo würde der Riss verlaufen?

Hast du unterschiedliche Kräfte angesetzt?
Die Klinge mit Ricasso biegt sich mehr durch.

Zuletzt mein Tipp, wie es bei einer Klinge mit abgerundeten Übergängen aussehe. An den Rundungen würden weniger hohe Belastungen auftreten.
Die Belastungen würden weiter bis in den Erl übertragen werden und mehr mittig auftreten. Bei insgesamt höherer Belastung vielleicht so?
femklingericasso.jpg


Ciao Sven
 
Bei der Zeichnung mit Ricasso macht mir der harte Spannungswechsel an dem kleinen Bogen sorgen. Würde es an dieser Stelle brechen? Und wo würde der Riss verlaufen?

Hast du unterschiedliche Kräfte angesetzt?
Die Klinge mit Ricasso biegt sich mehr durch.

Ciao Sven

Also Kräfte sind in beiden Beispielen absolut ident, sowohl Größe als auch Richtung. Und die Durchbiegungen mit/ohne Ricasso lassen sich optisch nicht vergleichen, da es wesentlich davon abhängt, wie ich die Klinge im CAD "hingedreht" habe, um die bilder zu machen.

Ja die Spannungspitzen bei einem scharfkantigen Ricasso-Übergang sind sicher nicht ohne, ich glaub in Beitrag #6 von typo unter dem Link werden eventuelle Folgen daraus behandelt...

Und sven, ich find deine erstellte Abbildung super!
Ich glaub du hast recht mit deiner Vermutung, dass die Spannungen weiter nach hinten in den Erl reichen, allerdings liegen die Spannungsspitzen (rote Bereiche) direkt an der Rundung, dh. am Rand und nicht innen, wie ich meine.

Gruß
 
Hallo zusammen,

ich hab ja erst jetzt mitbekommen dass sich hier einige mit der FEM beschäftigen...

Meine Deutung...

1. Faktisch ist es ein schroffer Übergang -> es entstehen "Innenecken"-> folglich gibt es hier bezüglich der Numerik Probleme -> Singularitäten...

Die Spannungen in diesen Bereichen werden mit feinerem Netz immer größer und tendieren gegen Undendlich...

Aus praktischer Sicht würde ich mir hier einen kleinen Bereich herausnehmen und die Spannungen mitteln. Selbst bei dieser vorgehensweise würden sich noch deutlich höhere Spannungen als im Fall 1 einstellen, aber die Singularität wäre mehr oder minder ausgeschaltet.
Es ist also eine Schwachstelle.

2. Handelt es sich hier um ein vielfach stat. unbestimmtes System ... Ich gehe halt von der Verwendung von Volumenelementen (würde aber ebenso für Schalen/Faltwerk- oder Scheibenelemente zutreffen) aus...

Durch die gesteigerte Dicke (Fall 2) versteift sich der Bereich...
Nun ist es so dass steifere Teile in unbestimmten Systeme Schnittkräfte anziehen...
Dadurch erscheint in diesen Bereichen eine höhere Spannung nicht unlogisch...
Wie stark sich das hier auswirkt kann ich aber nicht sagen...

Für eine Messerklinge solche Berechnungen anzustellen halte ich aber für naja, etwas übertrieben.
Ich rechne im Beruf im Meterbereich und selbst da maximal mit Platten bzw. Scheibenelementen (Bau-Ing.).
Für Messerklingen halte ich eine normale Stabstatik mit allen üblichen Vereinfachungen bezüglich der Geometrie für ausreichend.

Viel wichtiger als die bunten Bilder sind in meinen Augen aber die Plausibilitätskontrollen...


Viele Grüße aus Dresden,
Sebastian

"Planung ist die Substitution des Fehlers durch den Irrtum"...:irre:
 
Im Endeffekt ist doch einfach zu sagen, dass scharfe Ecken und Kanten, bei stark belasteten oder geschwechten Stellen vermieden werden sollten.
 
Moin,

zu dem Thema zwei Literaturtips:

"Verborgene Gestaltgesetze der Natur" ISBN 978-3923704538
"Warum alles kaputt geht" ISBN 978-3923704415

Beide von Claus Mattheck

Sehen zwar auf den ersten Blick nach Kinderbüchern aus, aber das liegt daran, daß hier die entsprechenden Zusammenhänge (Optimalformen für unterschiedliche Belastungen, Schwachpunkte in mechanischen Systemen) wirklich "kinderleicht" verständlich dargestellt sind.

Kann ich wärmstens empfehlen, wenn man ohne Computersimulationen zum Ziel kommen will.


Grüße,
Gunther
 
Zuletzt bearbeitet:
Wenn die so gut sind, könntest du die vielleicht an die Buchtips auf der Startseite anheften hassen.

In dem Zusammenhang verstehe ich auch nicht, warum so viele, eine "Schleifkerbe" am Schneideneinsatz haben wollen:rolleyes:.
 
Zurück