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Hallo,

ich habe ein Bauteil, welches ich im Praktikum optimieren soll. Die Konstruktion erfolgt mit Pro/Engineer und die Simulaion mit Mechanica. Nun kann ich ja das Teil einzeln berechnen aber ich denke bei der Baugruppe bekomme ich eventuell aussagefähigere Ergebnisse. Für die Verschraubung habe ich die Werte aus der Anziehvorschrift des Ausgangsteils. Dies besagt ein Drehmoment fürs anliegen der Teile und danach eine Viertelumdrehung weiter. Das zu befestigende Teil ist aus Aluminium und das Gehäuse aus Grauguss und hat das entsprechende Gewinde hineingeschnitten. An das zu befestigende Teil kommt dann noch ein weiteres Bauteil aus Aluminium. Bei dieser Verbindung wird nur mit einem Drehmoment angezogen und das Gewinde befindet sich in dem von mir zu optimierenden Bauteil. Meine Frage daher, wie kann ich diese Belastung in Pro/Mechanica darstellen? Es gibt ja die Möglichkeit der Verbindungselemente in Pro/Mechanica bzw. die Vorgehensweise in Herrn Kloningers Buch "Mechanica verstehen lernen" doch welche ist die geeignete für diesen Fall?

Vielen Dank im Voraus

Gruß, Marco

[Diese Nachricht wurde von marco w am 19. Mrz. 2012 editiert.]

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vergleich_schrauben_mechanica_wf4.pdf

Hallo Marco,

in MECHANICA WF4 gibt es 3 wesentliche unterschiedliche Methoden, um eine Schraubverbindung zu berechnen, ab CREO kommt noch eine neue Methode hinzu.

Anbei eine Gegenüberstellung einer Vergleichsuntersuchung als PDF.

Die Methode mit der anfänglichen Durchdringung (unter dem Schraubenkopf) ist die Empfehlung von PTC und sehr zuverlässig. Nachteilig sind lediglich etwas höhere Rechenzeiten, da schon im Lastschritt 1 (ohne Last) intensiv gerechnet wird.

Die Temperatur-Methode ist im Buch beschrieben, da sollte der Anwender mehr "aufpassen", die Analyse läuft jedoch schneller, da im Lastschritt 1 nicht gerechnet wird.

Die Methode mit dem Schrauben-KE ist die schnellste, aber ungenauer, vor allem weniger konservativ.

Gruß Paul

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Nachtrag zur ersten Methode mit der induzierten Durchdringung:

1) Die Schraube wird mit einer Durchdringung (ins Oberteil) unter dem Schraubenkopf, z.B. 0,1mm, eingebaut, die Teilegenauigkeit sollte bei allen Komponenten mindestens absolut 0,01mm betragen.
Im Unterteil ist die Schraube im Durchmesser passend, kein Spiel und keine Durchdringung.

2) In MECHANICA wird unter dem Schraubenkopf eine Kontaktdefinition erstellt, auch eine passende Messgröße für die Schraubenkraft. Um die Kontaktanalyse rechnen zu können, benötigt man eine virtuelle Last, z.B. eine winzige Gravitation (noch gibt es keine Betriebskraft) oder so.

3) Die Rechnung liefert irgendeine Vorspannkraft, damit kann mit dem Dreisatz die richtige Durchdringung (war mit z.B. 0,1mm angenommen) eingestellt werden, um die korrekte Schraubenvorspannung zu erreichen. Eine solche Voranalyse wird bei allen  3 Methoden vorausgesetzt, denn die Nachgiebigkeit der zu verschraubenden Teile ist zunächst unbekannt.

4) Für die "richtige" Kontaktanalyse wird dann die Betriebslast definiert.

Gruß Paul

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Vielen Dank Paul.

Ich werde mir mal einfache Modelle meiner Bauteile/Baugruppe erstellen und dann die drei Methoden anwenden und vergleichen. Dies soll halt nur einer Abschätzung dienen, inwieweit die Methoden abweichen und ob es reicht das Schrauben-KE zu nehmen. Mein Betreuer sagte, dass eine Abweichung von 5-10% zwischen den Ergebnissen in Ordnung wäre und es dann reicht mit dem Schrauben-KE zu arbeiten.

Gruß Marco

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schrauben_ke_wf4.zip

=> anbei ein einfaches FE-Modell mit dem Schrauben-KE:
=> Vorspannung 20kN, Betriebskraft 10kN.

Ich würde für eine Schraubenberechnung damit eine 10% Sicherheit einbauen.

Gruß Paul

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Und gleich die nächste Frage.

edit: Gerade die angehängte zip-Datei geöffnet und die Frage ist geklärt.

[Diese Nachricht wurde von marco w am 21. Mrz. 2012 editiert.]

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Hallo Paul,

in deiner angehängten Datei ist P=6 bzw. P=8 angegeben. Dies ist doch der Polynomgrad oder? Ist es richtig, dass ich diesen im Statusbericht unter Maximum Edge Order finden kann? AEK = adaptive-Einschritt-Konvergenz und MFK= Mehrfach-Konvergenz?

Gruß Richard

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Ja, ja und ja.

Bei der adaptiven Einschritt-Konvergenz bleiben auch im zweiten Rechenschritt die meisten Elementkanten auf P=3, manche werden höher gerechnet, das Maximum wird aber angegeben. Für genauere Info im Farbplot den Typ "Polynomgrad" auswerten.

Gruß Paul

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Hallo,

irgendwie funktioniert das mit der Durchdringung nicht bei mir. Muss für den Bereich der Durchdringung der Mantelfläche der vereinfachten Schraube mit dem Block darunter auch noch eine Kontaktfläche definiert werden? Oder reicht die Kontaktfläche zwischen Schraubenkopfauflage und Bauteil?

Gruß
Marco

[Diese Nachricht wurde von marco w am 26. Mrz. 2012 editiert.]

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schraube_durchdr_wf4.zip

=> Bsp. anbei

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