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Hallo zusammen,
ich bin grade mal wieder mit Mechanica unterwegs und hab mal eine Verständnis Frage?
Mein Modell klappt super.
Ich habe Vorspannung von Schrauben und deren Wirkung auf eine Blattfeder berechnet.
Die Vorspannung hab ich mittels einer Temperaturdifferenz realisiert.
Nun zu meiner Frage: Welche anderen Möglichkeiten gibt es um eine Vorspannung zu realisieren? Kann man diese auch über eine Flächenlast auf den Schraubenköpfen aufbringen oder warum nicht und warum ist der Trick über die Temperaturdifferenz die konventionellste Methode?
Vielleicht steh ich auch einfach nur aufm Schlauch, aber mir fällt nichts ein.
schon mal vielen Dank für eure Mühe.
gruß Kai

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Hallo Kai,

für Mechanica gibt es ein extra Foren-Brett. Ich verschiebe den Beitrag mal dorthin.

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Gruß
Udo                 Keine Panik, Du arbeitest mit Pro/E! Und Du hast cad.de gefunden! 

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ja klar. Danke.
Bin noch etwas neu hier und muss mich noch zu recht finden. Sorry

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Hallo Kai,

eine angesetzte Kraft kann keine Schraube ersetzen:
Nach dem Vorspannen der Schraube kommt die Betriebslast hinzu und beeinflusst die unbekannte resultierende Schraubenkraft.

1. Das Vorspannen einer Schraube mittels der Temperaturdifferenz und orthotropen Materialeigenschaften ist seit langem in den meisten FE-Systemen üblich und darum konventionell.

2. In MECHANICA wird jedoch oftmals die Vorspannung durch eine anfängliche Durchdringung (unter dem Schraubenkopf) eingeleitet. Diese Methode ist weniger anfällig für Fehler, rechnet aber insgesamt länger, da schon im 1. Step ohne Last nichtlinear gerechnet wird.

3. Schrauben-KE in MECHANICA, abgebildet intern durch ein komplexes Feder-KE. Die Vorspannung muss in zwei Schritten aufgebracht werden, denn die Nachgiebigkeit der verschraubten Teile ist zunächst unbekannt. Vorteil hier, dass u. U. eine lineare Rechnung ausreicht.

Ich kenne noch zwei Möglichkeiten, diese sind unbedeutend und umständlich.

Gruß Paul

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Hallo,
Vielen Dank für die schnelle Antwort.
Ich dachte auch nicht daran die Schrauben wegzulassen, sondern eher die per Hand errechnete Flächenpressung als Flächenlast auf die Kopfoberfläche.
gruß Kai

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Hallo Kai,

der Kraftfluss des Systems sollte stimmen, konventionell:
Die vorgespannte Schraube unter Zugbeanspruchung leitet die Druckbeanspruchung in den verschraubten Teilen ein und schließt den "Kreis" sozusagen.

Die konventionelle Methode tut exakt dies, mit einer Kraft auf den Kopf gibt es keinen korrekten Kraftfluss.

Gruß Paul

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kraftfluss_schraube.jpg

Nachtrag: Bild zu Var. 1 oder 2.

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Super. habs kapiert.
Hatte mir schon sa was ähnliches gedacht.
Ich habe das Buch auch schon durchgearbeitet.
Leider konnte ich nicht alle so bearbeiten, da wir hier nur eine kleine Lizenz haben aber trotzdem unglaublich hilfreich.
Vielen Dank

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Hallo nochmal,
ich habe ein Problem mit meiner Kontaktanalyse.
Ich bekomme immer eine Warnung, dass 2 Seitenflächen in einem Knoten verbunden sind und sie deshalb nicht getrennt werden dürfen.
Wie kann ich das verhindern?
Ich habe auf einer Fläche ein Volumen zur Netzverfeinerung definiert und die gegenüberliegende Fläche als Kontakt zur Volumenfläche festgelegt. Fläche ist größer als die Fläche des Volumens. Die verbundenen Knoten befinden sich jetzt auf der Kante des erzeugten Volumens.
Ich habe leider keine Lizenz für das unabhängige Mechanica, so dass ich die Bauteile nicht seperat vernetzen kann und bei einem modellierten Kontaktspalt kommt eine andere Warnung, dass die Flächen auf einer Ebene sein müssen.

Kann mir da jemand mit Rat helfen?

Vielen Dank schon mal wieder.

gru? Kai

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Hab noch ne zusätzliche Frage.
Kann ich auch eine Verschiebung zusätzlich zur Vorspannung als überlagerte Last definieren.
D.h. es klappt aber die Ergebnisse sind nicht so realistisch.

Projekt ist eine Blattfeder die mit einer Seite an einem Flansch verschraubt ist und die gegenüberliegende Blattfederseite auch an einem Flansch verschraubt.
> Vorspannung (Beide Flansche fest eingespannt)
Nun soll zusaätzlich ein Flansch 1mm Hub ausführen und die Blattfeder verformen.
> Verschiebung (Über Randbedingung definiert)

Kann man das so machen?

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Hallo,

Du hast geschrieben, dass nur die kleine Lizenz zur Verfügung steht. Das ist schon mal ganz schlecht.

Wird die Blattfeder gestreckt oder zusammengedrückt?
Kannst Du die Pro/E-Modelle ins Forum stellen?

Gruß Paul

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ausschnitt_modell.jpg

Hallo,
Durch die Vorspannung wird die Scheibe von beiden Seiten gedrückt.
Das klappt auch eigentlich ganz gut.
Es kommen durch die M8 Verschraubungen nahezu 32kN Vorspannkraft heraus durch die Temperaturlast trotz der Warnung, aber ich versteh halt nicht wie diese Warnung wegbekomme, da hierdurch böse Singularitäten auftreten oder? So sieht zumindest das Ergebnis vom Kontaktdruck aus. Größtenteils realistische Werte und manche Ausreißer.
Ich habe eine 60° Symmetrie modelliert um Rechenzeit zu sparen.
Nun soll zusätzlich noch einer der Flansche verschoben werden.
Die Blatfeder müsste sich dann wellenförmig verformen.
Funktion ist, dass sobald Kraft weggenommen wird, die Blattfeder diesen wieder in Ausgangsstellung zieht.

Schon mal Vielen Dank für die Mühen

gruß Kai

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Hallo Kai,

ohne ProE-Modelle ist es schwierig, den Fehler nachzuvollziehen.
Erzwungene Verschiebung ist in MECHANICA aber kein Problem, diese Option hat man bei Randbedingungen.

Habt ihr nun die kleine Lizenz von MECHANICA?

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Blattfeder.zip

Moin,

Ok dann werde ich einfach die Pro e Daten auch anhängen.
Ja leider haben wir nur die kleine Mechanica Lizenz. D.h. ich kann leider nur im integrativen Modus arbeiten. Also keine seperate Vernetzung und keine orthotropen Materialeigenschaften.

Ich hab mal noch eien Frage bezüglich Rechenleistung.
Auf wieviel kapazität sollte ich die Rechnung einstellen.
Habe im Moment die Einstellung auf 512 MB aber er braucht schon ziemlich lange.
Liegt aber auch an der Berechnung.
Kontakt und viele Elemente im Kontaktbereich.

Vielen Dank noch mal.

gruß Kai

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Ich hatte noch vergessen zu sagen, dass ich das Modell etwas geändert hab.
Vorher hatte ich die Volumenkörper auf der Blattfeder nur etwas größer als die Schraubenauflage. Dies ist auf dem jpeg noch gut zu erkennen. Da bekam ich dann auch immer die Warnung.
Nun habe ich die Volumenkörper der Blattfeder auf die gesamte Fläche ausgedehnt. Zwar deutlich längere Rechenzeit da viel mehr Elemente, aber die Warnung kam nicht mehr. Ich finde allerdings die Ergebnisse bei der Berechnung mit Verformung eher unrealistisch und die Verformung sieht auch nicht wie erwartet aus.

gruß Kai

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Hallo Kai,

wie hast Du das mit den Randbedingungen gemeint?
Unten um 1mm ziehen und auf der Oberseite halten????
Wie soll das gehen?

Gruß Paul

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Aber so ist die Funktion ja in der Baugruppen auch.
Wie muss ich denn die Randbedingungen setzen um diese Funktion zu simulieren?
Kannst du mir da nen Tipp geben?
Gruß Kai

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blattfeder_alternativ.zip

Hallo Kai,

anbei mein Vorschlag zum Testen.

1) Um die richtige Schraubenvorspannung einzustellen, wird die erzwungene Verschiebung deaktiviert, stattdessen mit einer virtuellen Last (z.B. eine winzige Gravitation definieren) rechnen.

2) Materialeigenschaften bitte nachbearbeiten, habe ausschließlich in den Parts definiert, in der FE-Baugruppe gibt es keine Materialien.

3) Netzverfeinerung (z. B. Elementgröße auf Flächen) fehlt noch, das kommt zum Schluss, wenn alles Andere funktioniert.

4) Ich wollte keine Reibung einbringen, darum weiche Federn. Eine Zyklische Symmetrie ist statisch nicht stabil, sozusagen.

5) Bitte die xxx.pas Datei beobachten, um das Ganze nachzuvollziehen. Z.B. nach dem Start der Analyse könnte man speichern, dann Pro/M und Pro/E schließen (Ressourcen sparen), dann die xxx.pas an die wintail.bat senden. Die wintail.bat liegt im Installationsverzeichenis von MECHANICA (im Ordner "bin").

Gruß Paul
PS: In der Pro/E-Baugruppe sind die Schrauben mit einer Durchdringung (zwecks Vorspannung) verbaut, darum sind auch alle Genauigkeiten verfeinert.

[Diese Nachricht wurde von ToTacheles am 31. Okt. 2011 editiert.]

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blattfeder_kurzanalyse.jpg

Hallo Kai,

konntest schon was testen?

Anbei ein Farbplot (10-fach übertriebene Verschiebung) als Ergebnis einer groben Schnellanalyse. Soll die Feder so aussehen?

Gruß Paul

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Hallo,
Das sieht schon mal super aus.
Genauso hab ich mir das Vorgestellt.
Ich bin leider noch nicht zum testen gekommen.
hab noch ien anderes Projekt parallel aber ich denke morgen kann ich mich wieder dran setzen.
Vielen Vielen Dank
echt Klasse!!!
Ich melde mich dann morgen nochmal
gruß Kai

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Hallo Kai,

noch ein Hinweis: Falls der Weg tatsächlich 1mm beträgt, hast Du ein geometrisch nichtlineares Problem. Mit Deiner technischen Ausstattung nicht (genau) lösbar.

Du solltest also berücksichtigen, dass in der Realität etwas höhere Kräfte nötig werden, um die Feder um 1mm zu bewegen, als FE-ausgerechnet.

Dieses Problem des "Überdimensionierens" kommt in der Praxis häufig vor.

Gruß Paul

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Hallo Paul,
Nach langer Zeit bin ich mal wieder an dem Projekt mit der Blattfeder dran.
Die Berechnungen haben dank dir auch super funktioniert. Vielen dank schon mal dafür.
Jetzt darf ich mich nochmal damit beschäftigen.
Dazu meine Frage. Kann ich mit Mechanica auch Lastwechselzyklen definieren und somit die Dauerfestigkeit bzw. die Festigkeit nach 200000 Zyklen simulieren? (Ermüdungsanalysen oder dynamische Zeitanalysen) Diese Analysen gehen ja nicht mit der kleinen Lizenz. Gibt es da auch Möglichkeiten?
gruß Kai

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Hallo Kai,

man benötigt dafür speziell die Zusatz-Option "Fatigue Advisor" (Option von nCode), und mindestens die "kleine" MECHANICA-Lizenz.

Gruß Paul

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blattfeder_forum.zip SPANNUNGEN_1.pdf Lastfall_4_vm.jpg

Ah Ok Vielen dank.
Ich habe jetzt grade erfahren, dass vor einiger Zeit schonmal dieses Modell berechnet wurde.
Jetzt ist wohl dieses Projekt wieder hoch geschwappt und ich sollte im ersten Schritt erstmal die Ergebnisse reproduzieren um danach Optimierungen vorzunehmen.
Nun habe ich festgestellt, dass meine berechneten Spannungen deutlich unter der vorherigen Berechnung liegen.
Nun zu meiner Frage: Da ich noch nicht so geübt mit dem Umgang mit FEM bin fällt es mir noch etwas schwer zu beurteilen ob meine berechneten Ergebnisse realistisch sind oder nicht.
Könnten sie wenn es Ihnen zeitlich möglich ist mal einen kurzen Blick drauf werfen?
Hier im Unternehmen fangen wir erst an FEM häufiger einzusetzen und meine Schulungen folgen noch.
Der Lastfall im Modell ist Vorspannung der Schrauben 32kN über Durchdringung; Hub 1mm über Randbedingung und Drehmoment über Verdrehung (0,015° entspr. 560 Nm)
Die vorher berechneten Spannungen lagen bei 1700 N/mm² (Ort als Bild mitgeliefert)
Er hat auch nicht mit Radien gearbeitet, so dass Spannungsspitzen an der Kopfauflagefläche entstehen und somit die Spannungen eher zu hoch sind oder?
Vielen Dank für die Mühen.
Gruß Kai

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Hallo Kai,

an dieser Stelle empfehle ich eine Schulung / Consulting, wir machen so etwas. In insgesamt 3-5 Tagen könnten die Mechanica-Grundlagen sowie auch die aktuellen Probleme Ihrer Firma abgearbeitet / gelöst werden.

Die erzwungene Verdrehung ist bei Dir irrelevant, da Volumenmodell. Die vorhandene Rechnung von dem Vorgänger ebenfalls Makulatur.

Gruß Paul

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