Beachten Sie, dass das Optimierungsmodul eine optionale Funktion für SCP ist.

Die Optimierungsfunktion bietet Ihnen ein Höchstmaß an Konstruktionsflexibilität. Sie können auf jeden Eingabeparameter oder berechneten Ausgabewert einen Minimal- oder Maximalwert (oder beides) anwenden und den Computer dann anweisen, für den Minimal- oder Maximalwert einer beliebigen Größe zu konstruieren. So könnten Sie die leichteste (und damit kostengünstigste!) Feder konstruieren oder nach der kürzesten Festlänge, der maximalen Federkonstante oder vielen anderen Möglichkeiten suchen.

Das Optimierungsfenster ist in drei Bereiche unterteilt:

• Der Abschnitt „Design Options“ (Entwurfsoptionen) enthält grundlegende Hintergrundinformationen wie Material, Endtyp und Anforderungen an die Ermüdungszyklen (falls vorhanden).
• Im Abschnitt „Designanforderungen“ können Sie Mindest- und Höchstwerte für jeden angezeigten Parameter festlegen.
• Der Abschnitt „Berechnete Daten“ zeigt Ihnen die Ergebnisse der Optimierung an.

Entwurfsoptionen

Die meisten dieser Anforderungen sind selbsterklärend. Achten Sie darauf, eine geeignete Werkstoffsorte auszuwählen, da standardmäßig die erste in der Liste verwendet wird und diese möglicherweise nicht geeignet ist (zum Beispiel, wenn Sie sich die Ermüdungsanforderung ansehen). Es ist jedoch wichtig, das Dropdown-Menü „Beanspruchung“ zu verstehen. Dieses definiert die Grenzen, innerhalb derer die Software arbeitet. Es gibt vier Optionen:

• Ungespannt – hier muss die Spannung im Körper unterhalb der Grenze für den ungespannten Zustand bleiben (die Feder bleibt immer elastisch).
• Vorgespannt bis zum Festkörper – hier muss die Festkörperspannung unterhalb der Vorgespannungsgrenze bleiben
• Unvorgespannt, bei Festkörper überbeansprucht – hier muss die L2-Spannung unterhalb der Vorgespannungsgrenze bleiben (die Feder bleibt elastisch, darf aber niemals über L2 hinaus zusammengedrückt werden). Es ist uns egal, wie hoch die Spannung unterhalb von L2 ist.
• Vorgespannt bis L2, überlastet bei Festigkeit – hier muss die L2-Spannung unterhalb der Vorgespannungsgrenze bleiben (auch hier darfst du sie niemals über L2 hinaus zusammendrücken). Es ist uns egal, wie hoch die Spannung unterhalb von L2 ist.

Konstruktionsanforderungen

Hier können Sie Mindest- oder Höchstwerte für jeden der angezeigten Parameter eingeben. Wenn Sie für Minimum und Maximum denselben Wert eingeben, ergibt sich eine spezifische Anforderung, genau diesen Wert anzustreben – dies ist beispielsweise bei Arbeitslängen üblich.

Sie legen auch das Ziel fest, das definiert, welche Ausgabe für Sie von Bedeutung ist und ob Sie einen Minimal- oder Maximalwert davon wünschen.

Nach Durchführung der Berechnung werden alle genau erfüllten Minimal-/Maximalwerte blau und alle überschrittenen Werte rot angezeigt.

Berechnete Daten

Nach der Optimierungsberechnung werden die Federparameter in den beiden Tabellen angezeigt. Der obere Teil zeigt den grundlegenden Federentwurf, der untere verschiedene weitere Daten.

Optimierungsbeispiel

Wir haben von einem Kunden eine einfache Anforderung erhalten:

Bei einer Länge von 50 mm eine Belastung von 50 N.

Bei einer Länge von 30 mm eine Belastung von 200 N.

Uns wurde mitgeteilt, dass der Draht der Norm EN 10270-1 entsprechen muss (gezogener Kohlenstoffstahl oder Musikdraht), mehr jedoch nicht.

Zunächst ändern wir die Materialgüte auf DM, da wir nur DM, SH und DH verwenden (falls Sie mit diesen Güten vertraut sind, ist dies nicht wichtig, sondern dient nur als Beispiel für die Änderung der Güte). Alle anderen Einstellungen in den Konstruktionsoptionen lassen wir unverändert. Dann geben wir die Anforderungen an Belastung und Länge ein – wobei wir sowohl den Minimal- als auch den Maximalwert auf denselben Wert setzen, damit wir genau diese spezifischen Werte verwenden:

Während der Computer arbeitet, wird für einige Sekunden ein Fortschrittsbalken angezeigt, dann sehen wir die berechnete Feder. Sie können sehen, dass das Gewicht 0,0180 kg beträgt und dass die Betriebslasten und -längen blau dargestellt sind, was darauf hinweist, dass sie exakt eingehalten wurden:

Das ist in Ordnung, aber wir können das Ergebnis noch etwas verbessern, indem wir einige der Konstruktionsoptionen ändern:

• Wenn wir auf die festigkeitsstärkere DH-Güte umstellen, reduziert sich das Gewicht auf 0,0131 kg, da die Zugfestigkeit gestiegen ist und wir somit mit einer höheren Bemessungsspannung arbeiten.
• Wenn wir dann die Belastungsoption auf „Vorspannung bis zum Festkörper“ ändern, reduziert sich das Gewicht erneut auf 0,00753 kg. Das ist weniger als die Hälfte des Gewichts der ersten Feder!

Plötzlich kommt der Kunde mit einer geforderten Ermüdungslebensdauer von 10 Millionen Zyklen zurück. Wenn wir das in das Dropdown-Menü „Konstruktionsoptionen“ eingeben, wird die Feder schwerer und wiegt 0,0256 kg. Wenn wir uns dann jedoch für eine Kugelstrahlbehandlung der Feder entscheiden, sinkt das Gewicht wieder auf 0,0114 kg.

Unmögliche Einschränkungen

Bisher war es recht einfach. Aber geben wir nun einige Anforderungen ein, die niemals erfüllt werden können, und schauen wir, was passiert. Im folgenden Screenshot haben wir einen minimalen Innendurchmesser von 20 mm und eine minimale Festkörperlänge von 10 mm eingegeben. Der Computer denkt kurz darüber nach, macht aber deutlich, dass es keine mögliche Lösung gibt. Anstatt Ihnen gar nichts zu liefern, wird eine Feder angezeigt, die die geringstmöglichen Verstöße gegen die geometrischen Einschränkungen aufweist. In diesem Fall liegen die Belastungen nicht allzu weit daneben, aber die Festkörperlänge ist größer als erforderlich.

Übertragung der Feder in das Validierungsfenster

Durch Klicken auf die Schaltfläche „Übertragen“ können Sie die aktuell optimierte Feder ordnungsgemäß analysieren, einschließlich aller üblichen Ausgabefenster.

Speichern der Optimierungsparameter

Nachdem die Feder übertragen wurde, können Sie sie wie gewohnt speichern. Alle verwendeten Optimierungseingaben werden zusammen mit dem Entwurf gespeichert, sodass Sie diese wieder laden, zum Optimierungsfenster zurückkehren und sehen können, wie die Berechnung erfolgte.