Software: FEM - Tutorial - 2D-Bauteil - Belastung - Beanspruchung

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Beanspruchung (Sicherheitsfaktor)

Der Sicherheitsfaktor (gegen Fließen) für zähe Materialien wird definiert als das Verhältnis der Streckgrenze des Materials zur maximal auftretenden Belastung:

S_F=R_e/σ_max

Ein Sicherheitsfaktor kleiner 1 weist normalerweise auf einen Konstruktionsfehler hin, der mit ziemlicher Sicherheit zu einer Zerstörung des Teils führt:

• Autodesk Inventor bietet die Möglichkeit, den "aktuellen" Sicherheitsfaktor in Abhängigkeit von der Position auf dem Bauteil grafisch darzustellen:

• "Dunkelrote" Gebiete kennzeichnen im Beispiel die Bereiche mit einem Sicherheitsfaktor <1.
• Wir wollen die Kraft nun soweit verringern, dass an keiner Position des Bauteils ein Sicherheitsfaktor=2 unterschritten wird.
• Dazu verändern wir die Skalierung der Farbleiste so, dass der rote Bereich bei dem Sicherheitsfaktor=2 endet (12-er Farbleiste / untere Grenze=1 / obere Grenze=7):

• Dann verringern wir die Zugkraft soweit, bis kein Bereich mehr rot markiert ist.
• Da es sich um einen linearen, reziproken Zusammenhang zwischen Zugkraft und Sicherheitsfaktor handelt, kann man die zulässige Zugkraft für den Sicherheitsfaktor 2 sehr einfach berechnen:

• Der Minimalwert wird auf der Farbskala zusätzlich angezeigt, wenn er in den Grenzen der Skala liegt.
• Die Position des Minimalwertes kann man über die Anzeige-Optionen einblenden lassen
• Im Beispiel liegt dieser Wert wie erwartet auf der Loch-Kante.

Fragen:

• Wie groß ist die zulässige Zugkraft, wenn der Sicherheitsfaktor=2 im Modell an allen Stellen eingehalten werden soll.
• Wie groß ist die maximale von Mises-Vergleichsspannung bei dieser ermittelten zulässigen Zugkraft?

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