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Hallo,

möchte die Festigkeit einer Passschraube im Workbench simulieren.
Vereinfacht gesagt folgende Aufgabe: an großem Bauteil1 ist kl. Bauteil2 mittels Passschraube(n) angeschraubt, es wirkt u.a. eine Schraubenvorspannkraft.
Definition der Kontakte: Verbund im Bereich des Kreisrings an der Stelle, an der Schraube an BT2 anliegt, ebenso Verbund an Kreisfläche, an der Schraube in BT1 eingeschraubt ist.
Die Zylinderfläche der Passschraube hat Kontakt mit der Bohrung in BT2. Ich weiß aber, dass es problematisch ist, einen Kontakt an der Zylinderfläche zu definieren, an der Vorspannkraft wirkt. Habe es zunächst mit "Keine Trennung" versucht.
Bei der Simulation mit stark unterschiedlicher Belastung ergaben sich fast identische Ergebnisse für die Vergleichsspannung, so dass ich hinsichtlich der Richtigkeit skeptisch bin.
Mit der Kontaktart "Reibungsfrei" an den Zylinderflächen und nichtlinearer Berechnung konnte zuerst keine Lösung gefunden werden, bei einem zweiten Versuch war das Ergebnis ungefähr das gleiche wie bei „Keine Trennung“, jedenfalls waren aber bei unterschiedlicher Belastung die Ergebnisse fast wieder fast gleich.

Meine Frage deshalb: welcher Kontakttyp ist anzuwenden, um realistische Ergebnisse zu liefern. Oder muss es anderes modelliert werden? Man hat mir etwas von „Flächenprägung“ für Zylinderfläche gesagt. Kann aber mit diesem Begriff nichts anfangen.

Geometrie wurde in Inventor erstellt und über Plug-in übernommen.

Besten Dank

Wolfgang

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Hallo,

Zitat:

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Original erstellt von boffl:
...Ich weiß aber, dass es problematisch ist, einen Kontakt an der Zylinderfläche zu definieren, an der Vorspannkraft wirkt...

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richtig, das ist problematisch. Deshalb solltest du die Mantelfläche deines Schraubenschaftes Teilen. Danach erstellst du zwischen dem unteren Teil des Schraubenschaftes und der Bohrung einen Verbundkontakt. Die Auflagefläche des Schraubenkopfes mit der Platte kannst du auch als Verbundkontakt definieren, sofern du den Kontakt nicht auswerten möchtest. Danach noch auf den Schraubenschaft (nicht die Fläche, auf die der Verbundkontakt mit der Mutter definiert ist, sondern auf die andere Fläche) die Vorspannung drauf und gut iss.

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Gruß 

Markus

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Hallo Markus,

was genau meinst du mit Teilen, in welche Richtung teilen? Und im ANSYS machen oder  das CAD-Modell teilen?

Anm.: Geometrie wurde nicht mit DesignModeller gemacht, sondern aus CAD-Modell übernommen

Wolfgang

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Hallo, Wolfgang,

du hast ja deine Schraube, die wahrscheinlich aus zwei Zylindern besteht. Der eine Zylinder symbolisiert den Schraubenkopf, der andere Zylinder den Schraubenschaft mit dem Gewinde. Dieser Schraubenschaft steckt im Muttergewinde drin. Zwischen den beiden Flächen hast du jetzt wahrscheinlich einen Verbundkontakt erstellt und die Vorspannkraft hast du auf die gleiche Fläche gesetzt. Das darfst du so nicht machen, das gibt Probleme.

Du kannst jetzt direkt im CAD die Fläche teilen. Und zwar so, dass der Teil, der im Muttergewinde steckt, eine eigene Fläche hat (Mantelfläche des Zylinders) und der restliche Schaft eine Fläche hat. Nun kannst du am unteren Teil zwischen Schraube und Mutter einen Verbundkontakt definieren und die Vorspannkraft auf den Schraubenschaft aufbringen. Es ist wichtig, dass die Vorspannkraft und der Verbundkontakt sich nicht auf der gleichen Fläche befinden.

Was natürlich auch geht: Die Geometrie zuerst in Ansys importieren, danach mittels Design-Modeler (Lizenz vorausgesetzt) den Körper frieren, danach den Zylinder in der richtigen Höhe durchschneiden, und anschließend die beiden entstandenen Körper zusammenfassen, dass sie bei der Berechnung als ein Körper erkannt werden. Jetzt kannst du ebenso wie oben deine Kontakte und Lasten auf verschiedene Flächen aufbringen.

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Gruß 

Markus

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Hallo Markus,

jetzt verstehe ich, was du meinst.
Nein, den zylindrischen Teil der Schraube, der im Muttergewinde steckt habe ich nicht einmal dargestellt. Die Schraube endet davor und zwar plan mit BT1 (Schraube steckt in Sackloch, ohne Mutter). Der Kontakt zwischen BT1 und Schraube findet zwischen der Kreisfläche des Schraubenendes und entsprechender Fläche von BT1 statt. Ich denke, dass das auch eine legitime Methode ist.
Somit bleibt die gesamte Mantelfläche der Schraube, um daran die Schraubenvorspannkraft aufzubringen. Diese Fläche ist über die Kontaktart "Keine Trennung" mit Durchgangsbohrung von BT2 verbunden.
Mittlerweile erscheinen mir auch die bei unterschiedlicher Belastung sehr ähnlichen Ergebnisse plausibel, aus der Erkenntnis, dass 90% der Spannungen in der Schraube bereits durch die Schraubenvorspannkraft generiert werden. Das hat auch die überschlagsmäßige händische Nachrechnung ergeben.
Außerdem habe ich das ganze jetzt in 2 Schritten gerechnet (wie es auch in der einschlägigen Literatur empfohlen wird): 1.Anbringen der Schraubenvorspannung, 2. "Sperren" dieser Kraft, Anbringen der äußeren Lasten und Auswertung. Da ist auch schön zu erkennen, welchen Einfluss die Vorspannung alleine hat.

Danke
Wolfgang

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Hallo

Ja Schraubenberechnung ist schon was Feines. Für die Handrechnung empfehle ich Dir da den Roloff/Matek Kapitel 8 (besonders die Verspannungsschaubilder zum besseren Verständnis).

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ja, mit Roloff/Matek habe ich es auch nachgerechnet

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Schraubenrechnung_Kontakt_Vorspannung.jpg

Hallo, Wolfgang,

ich habe nochmal ein kleines Modell erstellt (ein Bild sagt mehr als tausend Worte), und davon einen Screenshot gemacht, um zu verdeutlichen, was ich meine --> siehe Anhang.

Mit dieser Art habe ich sehr gute Erfahrungen gemacht, soweit ich weiß, wird diese Vorgehensweise auch bei Schulungen empfohlen.

Und bei der analytischen Methode halte ich mich an die VDI 2230.

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Gruß 

Markus

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Alles klar, besten Danke!

Meine erste Schraubenberechnung in Ansys...

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Hallo Markus,

ich möchte für meine Diplomarbeit eine Flanschverbindung mit ANSYS nachrechnen und habe mit Begeisterung deine Ausführungen verfolgt. Bei mir werden allerdings keine Schrauben, sondern Gewindebolzen vorgespannt, daher müßte ich, wenn ich alles richtig verstanden habe, die Fläche der Bolzen zweimal teilen. Nur gerade das Teilen der Fläche ist mein Problem. Zuvor sollte ich erwähnen, dass alle Teile per Pro|E konstruiert wurden. Denn kompletten Zusammenbau samt Gewindebolzen und Muttern habe ich dann in ANSYS geladen. Oder wäre es besser erst in ANSYS die Bolzen und Muttern einzufügen?

Aber nun zu meinem Problem: Um die Fläche des Bolzen zu teilen, bin ich nach deiner Anleitung für den Design-Modeler gefolgt bis auf das Zusammenfassen habe ich, denke ich jedenfalls, alles richtig gemacht. Könntest Du bitte die Vorgehensweise für das Teilen nocheinmal etwas detaillierten beschreiben.

P.S. Geht das Teilen der Fläche(n) vielleicht auch mittels Pro|E? Ich hab schon probiert ddie Bolzne aus drei Teilen zusammenzusetzen, aber ich glaube nicht, dass ANSYS dann eine richtig Lösung ausspuckt.

Gruß und schonmal danke

Marko

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Weiß sonst vielleicht jemand, wie das funktioniert mit dem Teilen und Zusammenfügen? Funktioniert das Zusammenfügen mit Mehrkörper-Bauteilen?

Gruß und danke

Marko

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praegung.jpg schneiden.jpg

hi,
na die Frage ist sicher besser in einem neuen Thema aufgehoben, aber was gemeint ist, ist das du dafür sorgen sollst das du die Flächen des Kontaktes und der Vorspannung separat "anfassen" können sollst. Sprich die Zylinderfläche muss geteilt werden. Dazu gibts midestens 2 Möglichkeiten.

1. Teile die Mantelfläche.
  Das können unter Umständen auch andere CAD systeme. Z.B. geht das in UG. Von ProE hab ich keine Ahnung.
  Im DM  erstellst du z.B. eine extrusion so das das sie den Körper an der gewünschten stelle schneidet
  und wählst für die extrusion die option "fläche mit Prägung versehen" dazu muss der zielköper "getaut"
  sein == Bild "Praegung.jpg"

2. Teilen des Körpers und anschließendes zusammenfassen
  Dazu erstellst du eine ebene so das die x/y ebene den Köper an der gewünschten stelle schneidet und   
  wählst dann ERSTELLEN/SCNEIDEN. Dazu muss der Zielkörper gefrohren sein. Die Beiden Teile fügst du dann
  wieder in einer Bauteilgruppe zusammen. Letzteres geht nur im DM (?) ==> Bild "schneiden.jpg"

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