Software: FEM - Tutorial - 2D-Bauteil - Ansys - Spielpassung

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Spielpassung auf biegesteifem Bolzen

Es soll nun in Anlehnung an unsere Belastungsanalyse mittels Autodesk Fusion die Befestigung der Lasche mittels Spielpassung auf einem Bolzen simuliert werden:

• Dazu können wir die bestehende Studie wiederverwenden:
  • Im Übersichtsbaum Rechtsklick auf Statisch-mechnaisch (A5) > Duplizieren.
  • Man sollte zur besseren Übersicht spätestens jetzt sinnvolle Namen vergeben. "Fest" und "Spiel" bieten sich wieder an. Natürlich sind auch längere Namen möglich.
• Für die neue Studie kann man jetzt nur Randbedingungen und Lösungskonfiguration ändern. Material, Vernetzung, usw. werden übernommen.
• Die bestehenden Randbedingungen (Lagerung und Kraft) löschen wir in der Analyse "Spiel".

Randbedingungen

1. Fixierung der Stirnfäche

• Um eine Spielpassung im Loch nachzubilden, erfolgt ein Tausch von "Last" und "Einspannung" im Vergleich zum "Verschweißen".
• Die Fixierung der Stirnfläche sollte keine Probleme bereiten.

2. Kraftwirkung durch Bolzen auf Lochwand

• Es wird von einer Spielpassung mit sehr engem Luftspalt zwischen Bolzen und Lochwand ausgegangen. Infolge der aus der Belastung resultierenden Verformung des Loches presst sich auf der belasteten Hälfte die Lochwand an den Bolzen. Infolge der Haftreibung kann an den Kontaktstellen dann die Kraftübertragung zwischen Bolzen und Lochwand stattfinden.
• Für die Krafteinwirkung könnte man dazu die halbe Lochwand auswählen und mit einer Flächenlast versehen.
• Stattdessen nutzen wir jetzt aber die Komfortfunktion und definieren direkt eine Last mit den entsprechenden Eigenschaften über die grafische Oberfläche:
  1. Lochwand anwählen und darauf eine Bolzenlast definieren.
  2. Als Kraft definieren wir wieder 1000 N.
  3. Die Richtung kann man wie vorgeschlagen über einen Vektor definieren und gibt als Richtung eine geeignete Körperkante vor:

Ergebnisse

Es ergibt sich qualitativ eine Verteilung der Mises-Spannung um das Loch, wie wir sie bereits mit dem Modell in Autodesk Fusion berechnet haben:

• Auch quantitativ stimmen die berechneten Werte der maximalen Belastung des Ansys-Modells (748 MPa) mit denen der Fusion-Studie recht gut überein:

• Das Gleiche gilt für die berechnete Verformung:

• Es zeigt sich, dass die unterschiedliche Vernetzung bei diesem Aufbau deutlich weniger relevant ist, als bei den Spannungsspitzen am fixierten Lochrand.

Frage:

• Welche Zugkraft verträgt unter diesen Bedingungen die Lasche, damit der Sicherheitsfaktor > 2 für das gesamte Bauteil gilt?

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