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

↑

← →

Neue Studie: Spielpassung auf biegesteifem Bolzen

Studie entspricht dem gesamten Aufbau von Lasten und Abhängigkeiten, sowie den Netzeinstellungen:

• Ein Lastfall beschreibt eine konkrete Belastungssituation für ein Bauteil bzw. eine Baugruppe.
• Bauteile / Baugruppen sind in der Realität unterschiedlichsten Belastungssituationen ausgesetzt, welchen sie allen standhalten müssen. Deshalb muss man im Normalfall auch das Modellverhalten unter verschiedenen Belastungssituationen analysieren.
• Moderne FEM-Umgebungen bieten die Möglichkeit, mehrere Lastfälle für ein Finite-Elemente-Netz (entspricht der modellierten Geometrie) zu definieren und zu simulieren. Theoretisch würde das auch hier ausreichen.
• Betrachtet man allerdings wie in unserem Beispiel zwei getrennte Fälle, so bietet es sich an die gesamte Studie zu klonen. Dadurch bleiben die bisherigen Ergebnisse erhalten und man muss zum Umschalten nicht manuell Lasten aktivieren bzw. deaktivieren.

Die Annahme einer festen und unendlich steifen Verbindung zwischen Lasche und einem unverformbaren Bolzen ist sicher etwas unrealistisch. Die resultierenden Belastungen werden sich von den realen Verhältnissen mehr oder weniger stark unterscheiden:

• Studie 1 nutzten wir zur Nachbildung dieser idealisierten "Schweißverbindung". Diese sollte einen sinnvollen Namen erhalten (z.B. "Fest").
• Neue Studie "Spiel" soll der Befestigung der Lasche mittels Spielpassung auf einem Bolzen entsprechen.

Wir löschen innerhalb der neuen Studie den alten Lastfall (falls dabei mehr als nur die "Inhalte" des Lastfalls verschwinden: 'Kontextmenü > neuer Lastfall) und konfigurieren einen neuen so, dass die Belastungsverhältnisse einer Spielpassung nachgebildet werden:

• Der Bolzen soll vereinfacht wieder als biegesteif angenommen werden.
  
• Dazu verwenden wir die strukturelle Last "Lagerbelastung" mit Angabe des Kraftwertes in X-Richtung.
• Für die erforderliche vollständige Fixierung des Modell-Körpers sorgt die strukturelle Abhängigkeit "Fest" in allen Koordinatenrichtungen an der Stirnfläche.
• Die vollständige Fixierung widerspiegelt sich in der grünen Farbe des Bauteils nach Wahl von Anzeige > FHG-Ansicht (FHG ... Freiheitsgrade):
  

Hinweise:

• Aktiviert man z.B. durch Doppelklick den vorherigen Lastfall, so zeigt die Farbe Cyan eine mögliche Unsicherheit in Hinblick auf die vollständige Fixierung infolge unserer Trickserei mit der Z-Festlegung der Stirnfläche.
• Vor dem Starten der Lösung sollte wieder die zweite, jetzt interessierende Studie aktiviert werden, damit dann deren Ergebnisse berechnet werden.

Nach dem Lösen werden die Ergebnisse der aktiven Studie dargestellt. Die Darstellung der Von-Mises-Spannung auf dem deformierten Modell zeigt für die Spielpassung eine qualitativ völlig andere Belastung der Lasche:

• 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.
• Wichtig: Die Loch-Kanten sind nun nicht mehr die kritischen Stellen für die Sicherheit! Entscheidend ist jetzt nur noch die Flächen-Pressung an der Lochwand:

Fragen:

• Welche Zugkraft verträgt die Lasche bei Befestigung mittels Spielpassung, damit der Sicherheitsfaktor > 2 für das gesamte Bauteil gilt?
• Wie groß sind im Vergleich die maximalen Verformungen der Lasche beim "Verschweißen" und beim Befestigen mittels Spielpassung?
• Der als Bestandteil der Lösung einzusendende Lastfall "Spiel" der Studie ist mit dem ermittelten Kraftwert zu konfigurieren!

← →