---

hex2.JPG hex.JPG

Ich will die Spannungsnachweis (für Dauerfestigkeit) für die Kontaktstellen zwischen einem Rotor und der Welle erbringen. Ich mache eine statische Berechnung mit einem konstanten Torsion. Der entsp. Torsionswert wurde in Labor gemessen.

Die Verbindung ist 'Sechskantig' und die Spannungen sind ziemlich hoch an einigen Stellen. Siehe Bilder.

Bei meiner Frage geht es um wie realistisch die Ergebnisse der Kontaktspannungen sind. Da stelle ich mir folgendes in Frage:

0. Ist die Modellierung der Kontaktflächen mit finiten Elementen gut genug? Die beiden Körper sind in Kontakt nur über schmalen Streifen, die sich an den Kanten bilden.

1. Ist dieser Art Berechnung etwa brauchbar für die Dauerfestigkeitsnachweis und Vorhersage zum Verschleiß?

2. Gibt es alternative Berechnungsarten?

------------------
Grüße, Moe

[Diese Nachricht wurde von farahnaz am 28. Mai. 2012 editiert.]

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hallo Moe,

falls Du ein Dauerfestigkeits-Tool anschließen möchtest, würde ich statt Kontakt ein Moment oder Kräfte einleiten, mit entsprechender Verteilung, damit freie Oberflächen entstehen.

Ansonsten natürlich mit Kontakt rechnen, wobei diese hohen Spannungen eliminiert werden sollten.

Gruß Paul

------------------
Pro/MECHANICA® verstehen lernen

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hallo Moe,

das Problem das Dich beschäftigt hatte ich vor geraumer Zeit auch - wie beurteilet man Kontaktspannungen im Rahmen einer Betriebsfestigkeitsrechnung.
Rechnet man einen evrgleichsweise simplen Kontakt - Bolzen in Loch - so treten an den Rändern auch schon Spannungen weit oberhalb  dr Fließspannung auf. Vergleicht man die Ergebnisse dann mal mit der Hertzschen Theorie,  dann ist man gar nicht so weit weg (20-30 %) von der analytischen Lösung, je nach Netzfeinheit.  Aber auch die analytische Lösung zeigt Spannungen oberhalb der Fließspannungen. In der Literatur werden teilweise Werte für zulässige Kontaktspannungen von ca. 2 - 3 der Fließspannung genannt.
Was Dir vielleicht weiter hilft - keinesfalls der Vergleich mit der Streckgrenze - ist Literatur von Kugellager oder Zahnradpressung.
In der Realität wurde an der Kante des Sechskants ein leichtes Fließen mit sofortigen Lastumlagerung stattfinden, so daß die Druckzone vergrößert wird - ohne dauerhafte Schäden.

Gruß
Gerd

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

@ Gerd,

danke für die Antwort.

Kennst du eine Webseite bzw. Quelle, wo ich die zulässige Spannungen ablesen könnte? Mich interessieren vor allem Stahl und Stahllegierungen.

------------------
Grüße, Moe

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hallo Moe,

hier der Link zum Lagerhersteller INA:
http://medias.schaeffler.de/medias/de!hp.info/KR*UK*kshinweise

Gruß
Gerd

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Die Verbindung ist ohne Schmierung. Gehört dieser Fall immer noch zur Kategorie Lager?

------------------
Grüße, Moe

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

 

Zitat:

---

Original erstellt von ToTacheles:
..., würde ich statt Kontakt ein Moment oder Kräfte einleiten, mit entsprechender Verteilung, damit freie Oberflächen entstehen.

---

Wie kann man die Flächen definieren wo das Moment bzw. die Kraft einwirkt? Sie sollen ja die Kontaktflächen repräsentieren, oder?
Soll dieser Ansatz weiterhin mit FEM gehen?

------------------
Grüße, Moe

[Diese Nachricht wurde von farahnaz am 29. Mai. 2012 editiert.]

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Gemeint ist der zusätzliche Einsatz einer Fatigue Software, nCode (nutzt auch Ansys, glaube ich) oder so. Um die Oberflächen von Kontakt zu befreien, wird in die berechnete Kontaktfläche die Last eingeleitet. Falls kein Fatigue Programm (das ist auch FEM) zur Hand, dann mit Kontakt rechnen, Singularitäten eliminieren, auch Plastifizierung im Kontakt rechnen, falls notwendig.

Gruß Paul

------------------
Pro/MECHANICA® verstehen lernen

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Die Fatigue-Software haben wir leider nicht.

Ich habe auch einiges mit Stress Tool → Safety Factor versucht. Es hat ziemlich wenig gebraucht, weil alle Postresultaten im Endeffekt von Resultaten von Kontaktzustand anhängen.

Was ich noch nicht versucht habe, ist die Plastizität. Was meinst du mit der Elimination der Singularitäten?

Ich habe weiterhin Zweifel an Resultaten von Kontaktzustand , da ich versuche die schmalen Kontaktstreifen mit Standardelementen zu modellieren.

------------------
Grüße, Moe

[Diese Nachricht wurde von farahnaz am 29. Mai. 2012 editiert.]

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hallo Moe,

die angegebenen zulässigen Hertzschen Presssungen beziehen sich nur auf das Material und sind ohne Schmierung ermittelt worden.

Gruß
Gerd

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Das Modell würde ich mit einer zyklischen Symmetrie rechnen.
Eine Kantenpressung würde singuläre Ergebnisse liefern, also Kantenbrüche modellieren. Im Kontakt liegt ein mikroskopisches Problem vor, Elementgröße lokal 0,01mm und noch feiner werden benötigt.

Kontaktprobleme können nur mit sehr feinen Netzen erfasst werden. Und falls die Vergleichsspannung unter der Oberfläche (Hertzsche Kugel) deutlich oberhalb der Dehngrenze liegt, plastisch rechnen, das kann richtig dauern.

Gruß Paul

------------------
Pro/MECHANICA® verstehen lernen

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Danke Gerd, der Link ist recht brauchbar

------------------
Grüße, Moe

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

@ Paul
Hab inzwischen eine (nicht plastische) Rechnung mit einem sehr feinen Netz durchgeführt. Da gehen die Spitzenspannungen über 2400, also deutlich über alle zulässigen Werte. Ich weiß nicht ob bis zu 0.01 mmm Elementgrosse  runter gehen kann. Da werde ich wohl Speicherprobleme kriegen. Werde aber noch einen weiteren Schritt verfeinern.
Die Berechnungen sind immer noch elastisch und ich muss sie über Nacht laufen lassen, werde aber zusehen, demnächst eine Plastische durchzuführen.

------------------
Grüße, Moe

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hallo Moe,

gerade bei Kontaktproblemen und sehr hohen Spannungen wirst Du ohne plastische Pechnung nicht weiterkommen. Evtl. mußt Du sogar Zyklen mit wiederholter Be- und Entlastung rechnen.
Schau mal in den INA Link - dort werden irgendwo auch kleine plastsiche Dehungen bei den Lagern erwähnt. Nur für die vorggebene Lebensdauer des Lagers haben die dann keinen Einfluß - danach empfiehlt sich allerdings die Auswechslung  .
Gruß
Gerd

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hallo Moe,

eine erste grobe abschätzung der plastischen Dehnungen kann auch mittels neuber-hyperbel erfolgen. Damit spart man sich eine menge rechnerei und kann eine Abschätzung treffen

Gruß
Jens

------------------
Jens Friedrich
TU-Dresden

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Die Umrechnung nach Neuber ist an enge Kriterien geknüpft. Hier, Spannungsnachweis eines nichtlinearen, singularitätenbehafteten (hohe Druckspannungen, kein Zugversuch) Modells, mindestens gewagt.

Gruß Paul

------------------
Pro/MECHANICA® verstehen lernen

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Alles gut! Natürlich kann mittels neuber nur eine grobe Abschätzung erfolgen. Wäre interessant wie groß der unterschied Neuber elastisch zu elasto-plastisch ist. also bitte nochmal melden wenn die elasto-plastische Rechnung durchgelaufen ist. Danke

Gruß
Jens

------------------
Jens Friedrich
TU-Dresden

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP