Software: FEM - Tutorial - 3D-Mechanik - MP - Belastungsanalyse Lastfaelle

Unterschiedliche Lastfälle

Ausgehend vom Entwurfsszenario 1 mit verfeinertem Tetraeder-Netz ohne Mittenknoten konfigurieren wir die Lastfälle "Flaechenlast", "Vulkanisiert", "Eigengewicht" und "Rotation" als Kopien des ersten Lastfalls "Streckenlast". Wir benennen dazu das 1. Entwurfsszenario in Streckenlast um.

Flaechenlast

Nach dem Kopieren von "Streckenlast" benennen wir das neue Szenario in "Flaechenlast" um:

Die vorhandenen Last können wir löschen.
Die erforderliche Kraft kann man direkt der Deckfläche der Stahlscheibe zuweisen. Das Programm kümmert sich dann um die automatische Verteilung der Kraft auf die einzelnen Knoten.
Die Unterseite des Puffers soll komplett aufliegen (Z-Richtung fixiert). Die Bewegung in der XY-Ebene muss gewährleistet bleiben. Die Scheibe darf bei seitlicher Belastung aber nicht wegrutschen bzw. verdrehen. Dies können wir realisieren, indem wir zusätzlich zur vorhandenen Stift-Abhängigkeit die Knoten der Scheiben-Oberfläche in Z-Richtung fixieren.
Die Belastung ist infolge der gewählten Randbedingungen nicht ganz symmetrisch, weil sich die obere Stahlscheibe auch ganz leicht in Z-Richtung verformt. Die Auswirkung auf die Belastung der Gummihülse kann jedoch vernachlässigt werden.

Vulkanisiert

Eine Kopie des Szenario "Flaechenlast" dient uns als Grundlage für die Simulation der thermischen Spannungen nach dem Vulkanisieren:

Die Last auf der Fläche benötigen wir nicht mehr.
Zur Befestigung genügt als Randbedingung die vorhandene Stiftabhängigkeit. Damit ist die Verformbarkeit der befestigten Stahlscheibe weitestgehend gewährleistet (außer für das Loch).
Die Materialien sollten bereits ihre unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzen.
Die durch die Temperatur erzeugte Spannung wird aus dem Unterschied zwischen dem aktuellen Wert und dem Wert für die spannungsfreie Referenztemperatur (150°C) berechnet. (Für alle Bauteile: Elementdefinition > Elementdefinition Bearbeiten > Thermisch).
Da wir eine einheitliche Temperatur von 20°C für das gesamte Modell anwenden, muss man die Knoten-Temperaturen nicht einzeln zuweisen. Stattdessen kann man unter MFL > Setup > Parameter in der Karte Thermisch/Elektrisch die Standardknotentemperatur=20°C setzen.
Damit die Temperaturen bei der Berechnung berücksichtigt werden, muss man einen thermischen Multiplikator=1 auf der Registerkarte Multiplikatorenzuweisen:
Das folgende Bild zeigt die Verformung infolge der thermischen Spannungen (Kontur = Verformung in X):