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ZugDruckStab.pdf

Hallo,

ich habe ein Verständnisproblem bei der FEM-Berechnung, genauer gesagt bei der anschließenden Betriebsfestigkeitsberechnung.

Dazu habe ich ein Word, mit einem Beispiel angehängt.

Ich habe einen Stab, mit 1mm² Querschnittfläche 4 mal berechnet:
- Zugkraft 100N ==> vMises Spannung 100N/mm²
- Druckkraft 100N ==> vMises Spannung 100N/mm²
- Zugkraft 50N ==> vMises Spannung 50N/mm²
- Druckkraft 50N ==> vMises Spannung 50N/mm²

Weil ja die vMises Spannung immer positiv ist, ist sie bei Zug und bei Druckbelastung gleich.

Dann habe ich mit SolidWorks Simulation eine Ermüdungsanalyse gemacht. Der verwendete Werkstoff ist Baustahl S235 mit einer ZugDruck Wechselfestigkeit von 160N/mm².
- Belastung wechselt zwischen Berechnung 1 und 2 ==> Sicherheit 1,6
- Belastung wechselt zwischen Berechnung 1 und 4 ==> Sicherheit 2,13
- Belastung wechselt zwischen Berechnung 1 und 3 ==> Sicherheit 6,4

Ich habe im Programm eingestellt, dass die Wechselspannungsberechnung mit der vonMises Spannung passieren soll, was ja bei duktilen Werkstoffen üblich ist.

Die Ergebnisse der Festgkeitsanalyse sind völlig korrekt.

Allerdings verstehe ich das nicht ganz. Zwischen der 1. und der 3. Berechnung ist ja die vMises Spannung gleich. Warum kommt dann bei der Festigkeitsanalyse etwas Unterschiedliches heraus. Wie weiß das Programm, das es bei Berechnung 3 eine Zugspannung ist und bei Berechnung 4 eine Druckspannung.

mfg

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Mir scheint das eher eine Frage der Handhabung von SolidWorks, als eine zur Berechnung der Maschinenelemente zu sein. Ich vermute aber, dass Du nicht die positiven vonMises-Spannungen als Belastungseingangsgrößen gesetzt hast, sondern die gerichteten Kräfte. Im zweiten Fall schwankt die Beanspruchung

• bei Berechung 1 zwischen -100 und +100MPa, also rein wechselnd,
  
• bei Berechung 2 zwischen -50 und +100MPA, also zug-wechselnd und
  
• bei Berechung 3 zwischen +50 und +100MPA, also zug-schwellend.

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"Ich stimme mit der Mathematik nicht überein. Ich meine, daß die Summe von Nullen eine gefährliche Zahl ist."  (Stanislaw Jerzy Lec)

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Hallo,

es ist ja so, dass die Dauerfestigkeitsbewertung aufgrund von Wöhlerlinien passiert. Das Problem ist aber, dass die Wöhlerlinie normalerweise unter einachsigen Spannungen aufgenommen wird.

Damit man jetzt die mehrachsichen Spannungen in einem realen Bauteil mit den Daten aus der Wöhlerlinie vergleichen kann, wird aus den mehrachsigen Spannungen eine Vegleichsspannung gebildet. Diese Vergleichsspannung kann man dann mit den zulässigen Spannungen aus der Wöhlerlinie vergleichen.

Das heißt das Programm berechnet an jedem Knoten die Vergleichsspannung. Aus der minimalen und der maximalen Vergleichsspannung am Knoten kann es dann eine Spannungsamplitude Berechnen. Dieser Wert wird dann mit der Wöhlerlinie verglichen.

Ich verstehe jetzt aber nicht, wie die Berechnung der Amplitude geht, weil die Vergleichsspannung ja normalerweise immer positiv ist. Also es macht für die Vergleichsspannung keinen Unterschied, ob es eine Druck oder eine Zugspannung ist.
Die Spannungsamplitude ist ja verschieden, ob ich den Stab zwischen 50N/mm² Druck und 100N/mm² Zug oder zwischen 50N/mm² Zug und 100N/mm² Zug belaste.

mfg

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Zitat:

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Original erstellt von saj:
... Ich verstehe jetzt aber nicht, wie die Berechnung der Amplitude geht, weil die Vergleichsspannung ja normalerweise immer positiv ist. Also es macht für die Vergleichsspannung keinen Unterschied, ob es eine Druck oder eine Zugspannung ist. ...

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Das stimmt nicht.

Die Vergleichspannung soll den realen, 3-achsigen Beanspruchungszustand möglichst realitätsgetreu in eine 2-achsigen überführen. Dazu bedarf es der Richtungsinformation.
Sie vermischen die Handrechnung, bei der Sie eine Vergleichsspannung aus der Wurzeldefinition nur positiv, aber mit dem Wissen um deren Zeit- und damit Richtungsverlauf (Wechselnd, Schwellend, etc) verwenden und dann mit für den Zeitverlauf bekannten Grenzwerten vergleichen mit der Rechnerlösung, die an jedem Knoten die Richtung der Beanspruchung punktuell mit berücksichtigt.

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