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

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Spielpassung auf biegesteifem Bolzen

Die Annahme einer festen und absolut steifen Verbindung zwischen Lasche und einem unverformbaren Bolzen ist sicher etwas unrealistisch. Die resultierenden Belastungen werden sich von den realen Verhältnissen wahrscheinlich stark unterscheiden.
Ein üblicher Fall ist die Befestigung der Lasche mittels Spielpassung auf einem Bolzen. Dieser soll vereinfacht wieder als biegesteif angenommen werden. Wir konfigurieren eine neue Studie innerhalb der Belastungsanalyse so, dass diese Belastungsverhältnisse nachgebildet werden:

1. Wichtig: Zuerst Studie "Loch geschweißt" durch Doppelklick als aktive Studie auswählen!
2. Kopie dieser Studie erzeugen und "Spielpassung" nennen.
3. Darin Ersatz der "Festgelegte Abhängigkeit" im Loch durch eine "Lagerbelastung" mit Kraft in der Koordinatenrichtung. Wir beginnen wieder mit einer Kraft von 1000 N, um direkt vergleichbare Ergebnisse mit den vorherigen Studien zu erhalten.
4. Ersatz der "Lastbelastung" an der Stirnfläche durch eine Einspannung ("Festgelegte Abhängigkeit"). Diese Einspannung verhindert die "Zusammenschnürung" der Lasche an der Stirnfläche und wird deshalb dort zu verfälschten Spannungswerten führen!
5. Veränderte lokale Vernetzung: gesamte Lochinnenfläche anstatt der Lochkanten.

Die berechnete Belastung unterscheidet sich grundlegend von der mit der Fixierung des Lochrandes:

• Das Loch wird aufgeweitet. Es drückt nur ca. die Hälfte der Innenwand des Loches auf den Bolzen.
• Die höchste Belastung entsteht nun auf der abgerundeten Seite der Lasche und durch Druckbelastung an den seitlichen Kontaktflächen des Loches zum Bolzen.
• Mit kleinerer Elementgröße im Loch konvergiert die berechnete maximale Mises-Spannung gegen Minimum! Zu kleine Elemente führen zu Fehlermeldungen!
• Die Elementgröße der Netzverfeinerung ist so groß wie möglich zu wählen, ohne dass dabei relevante Berechnungsfehler für die maximale Mises-Spannung entstehen:

• Die max. Deformation ist mit 21,5 µm ca. doppelt so groß wie bei der Fixierung des Lochrandes (10,5 µm):

Fragen:

• Wie groß kann man die Elementgröße für die Netzverfeinerung wählen, damit der Fehler der Mises-Spannung unter 0,5% bleibt?
• Welche Zugkraft verträgt unter diesen Bedingungen die Lasche, damit der Sicherheitsfaktor > 2 für das gesamte Bauteil gilt?

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