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1.png Konstruktion_Ansys_Catia.zip

Hallo, bin noch ein relativer Neuling in Sachen FEM/Ansys. Nutze momentan die Software Catia V5 und Ansys 12.1

Zu Beginn möchte ich eine einfache Konstruktion  ( sinnfrei ) die aus zwei Blechen besteht und durch Schraube + Mutter verbunden bzw. gehalten wird.
Die Konstruktion habe ich in Catia V5 erstellt und auch schon mit Kontakt und Kongruenz-Bedingungen versehen. Habe dann das fertige Produkt exportiert und in Ansys eingeladen. Alles soweit gut, Geometrie und Bedingungen werden erkannt!. Nun zu meinen Problem kann ich nun ohne weiteres eine FEM starten oder muss bezüglich der Schraubenverbindung noch weitere Kontaktbedinungen in Ansys setzen, wie z.B mit/ohne Reibung, Gewinde, Vorspannkraft etc.

Zur FEM bzw. Konstruktion, relativ in der Mitte bzw. neben der Schraube wirkt einfach eine Kraft und die Konstruktion wird an beiden Enden bezüglich der Unterseite fest eingespannt. Als Ergebnis ist nur die Verformung interessant. Habe mal die Konstruktion hochgeladen, wie gesagt sie ist sinnfrei und dient nur der Vorgehensweise Schraubenverbindung

Wäre super wenn mir einer erklären könnte wie man dazu vorgeht bzw. auch mal an meiner Konstruktion zeigen würde was ich auswählen muss, danke 

[Diese Nachricht wurde von Torres87 am 12. Sep. 2010 editiert.]

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Hier meine Vorgehensweise:
Schraubenkopffläche zu Bauteil Klebekontakt ("bonded")
Muttergewinde (Bohrung) zu Schraubenschaft Klebekontakt
Mutterauflagefläche zu Bauteil Klebekontakt
Zwischen den Bauteilen reibungsbehafteten Kontakt

1.Lastschritt Schraubenvorspannkraft aufbringen
2. Lastschritt Schraube sperren (in Tabelle unten rechts)

evtl. mal im Forum mit den Begriffen "Schraube" oder "Vorspannkraft" suchen.

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Viele Grüße        
Achim              PS: Als Anerkennung für einen Beitrag freu' nicht nur ich mich über Unities

Was ist der Unterschied zwischen Theorie und Praxis?
Theorie ist, wenn man alles weiß und nichts funktioniert
Praxis ist, wenn alles funktioniert und keiner weiß warum (Autor nicht bekannt)

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Dank dir!

Was genau meinst du mit Klebekontakt, nutze die deutsche Version. Meinst du damit vielleicht unter Kontakt Typ Verbund, sollte ja eigentlich das gleiche sein!

Das mit den Lastschritten verstehe ich nicht ganz, also ich würde jetzt bei der Schraube einfach das Außengewinde wählen und darauf eine Kraft aufbringen, soweit richtig oder gibt es dafür eine spezielle Funktion?

Und der Schritt 2 mit der Schraube sperren wozu dient der, damit die Schraube nicht durch die Gegend fliegt wenn sie belastet wird?!

Danke

[Diese Nachricht wurde von Torres87 am 12. Sep. 2010 editiert.]

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Hallo Torres,
der Verbundkontakt ist richtig.
Es gibt eine spezielle Last "Schraubenvorspannung" die Du verwenden solltest. Bei Schraubenvorspannung solltest Du immer mit (mindestens) 2 Loadsteps rechnen.
Im ersten Loadstep wird immer nur die Schraubenvorspannung aufgebracht (dabei werden die Elastizitäten der Materialen berücksichtigt). Über die Vorspannung im ersten Loadstep entsteht erst der Verbund zwischen den Bauteilen. Damit das sauber gerechnet werden kann, sollte man auch keine anderen Kräfte zu diesen Lastschritt definieren.
Im zweiten Loadstep wird die Verbindung gesperrt, wenn Du das nicht machst, löst sie sich wieder. Weitere Kräfte können zu diesem Lastschritt definiert werden.
Diese Rechnung ist nichtlinear, da üblicherweise reibungsbehafteter Kontakt zwischen den Bauteilen definiert wird (Ansys nähert sich dem Ergebnis in mehreren Substeps - es muss also mehrmals gerechnet werden - deswegen dauert es deutlich länger).
Mit diesem einfachen Beispiel, kann man schon viel von ANSYS lernen:
- Konvergenzkriterien
- Auswertung der Schraubenvorspannung
- Kontaktdefinition
- Auswertung der Kontaktflächen
- Vernetzungssteuerung
- Schraubenberechnung
- ...
Im Moment kratzt Du noch an der Oberfläche...

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Gruss
Deepblue

[Diese Nachricht wurde von deepblue am 13. Sep. 2010 editiert.]

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schraubenvorspannkraft.png

danke für deine Antwort, habe nun die Schraubenvorspannungskraft ausgewählt, jedoch kann ich nicht den ganzen Schaft bzw. das Außengewinde der Schraube auswählen sondern jeweils nur die hälfte, keine Ahnung ob das so richtig ist, gegebenenfalls kann ich ja zwei Schraubenvorspannungen machen.

Nachdem ich nun die Kraft eingetragen habe komme ich nicht weiter, das mit Sperren und den Loadsteps finde ich nicht!

[Diese Nachricht wurde von Torres87 am 13. Sep. 2010 editiert.]

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Deine Schraube solltest Du am Zylinder in 2 zylindrische Bereich unterteilen, nicht zwei halbschalen. Einen kurzen und einen längeren Zylinder (Gewinde). Am kurzen zylinder trägst Du dann die Vorspannkraft an.
Wenn Du dann unter Analysis Settings eingestellt hast das Du 2 Loadsteps/Lastschritte rechnen möchtest, kannst Du bei der Schraubenvorspannung (Fenster unten rechts) definieren zu welchen Loadstep was wirken soll.

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Gruss
Deepblue

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Okay, nur wie unterteilt man in Ansys, bin bisher nur im Workbench unterwegs!. Und soll unterteilen wirklich unterteilen heissen oder doch trennen des Schafts

Und wie kurz bzw. wie lang soll denn die Unterteilung denn sein, das Gewinde zieht sich doch normalerweise durch den kompletten Schraubenschaft

[Diese Nachricht wurde von Torres87 am 13. Sep. 2010 editiert.]

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Hallo,

die beiden Halbschalen kommen vom CAD (ProE, CATIA), da kann man nix machen. Einfach dann nur eine Halbschale auswählen und dort die GESAMTE Kraft draufgeben. Diese Fläche für die Schraubenvorspannkraft dient eh nur dazu, das Bauteil, den Ort und die Richtung zu definieren, wo der Körper getrennt und verkürzt wird (das genau macht die Randbedingung Schraubenvorspannkraft und kann damit sich ändernde Schraubenkräfte aufgrund von äußeren Lasten korrekt abbilden).

Die Schraubenvorspannkraft-Fläche nicht mit Kontakt versehen sein. Deshalb am besten die Schraube in Längsrichtung trennen (auf der Höhe wo das Gewinde beginnt) oder absetzen (dann passt sie auch in die Gewindebohrung, die in der Regel ja kleiner ist als der Nenndurchmesser). Achtung bei der Defualtmässig recht hohen Kontakttoleranz, da besteht die Gefahr, dass in der Durchgangsbohrung Kontakt definiert wird!

Zu einem der vorigen Posts: Statt "SOLLTE keine Kräfte im Loadstep 1 definieren" würde ich sogar sagen, man DARF keine Kräfte im 1. Lastschritt definieren. Der Dient nur zum Kalibrieren, d. h. zum Ermitteln der Steifigkeit um festzustellen, wie stark die Schraube verkürzt werden muss um die Vorspannung zu erreichen.

Auch auf die Gefahr, dass das nach Eigenwerbung klingt: Eine hilfreiche Darstellung, was bei der Schraubenberechnung zu beachten ist, gibt es in dem Handbuch ANSYS DesignSpace. Da gehört noch ein bisschen mehr dazu als die Frage, wie man die Kraft aufbringt. Einfach mal schauen, ob das in der Bibliothek verfügbar ist. Oder bei Google Books im Buch selbst nach Schrauben suchen (S240-248 und 276-279). http://books.google.de/books?id=ht4bIBY7DCEC&pg=PT11&dq=Konstruktionsbegleitende#v=onepage&q=schrauben&f=false

Gruss C. Gebhardt

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Christof Gebhardt
CAD-FEM GmbH
Marktplatz 2
85567 Grafing
Tel. +49 (0) 8092 7005 65
cgebhardt(at)cadfem.de
www.cadfem.de

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Stift.png

danke Jungs habe es nun sauber hinbekommen!

Nun möchte ich etwas weiter gehen und eine relative komplizierte Verschraubung/Stift rechnen bzw. zusammenbauen. Wie im Anhang zu sehen ist dort ein Stift, der zum Teil ein Gewinde hat

Zu meinen Fragen, ist eine Vorspannkraft notwendig für diese Verschraubung, wenn ja wo bzw. welche Fläche wähle ich dann für die Vorspannkraft aus ( der obere Teil vom Stift der kein Gewinde hat ?!? ) und meine andere Frage ist bezüglich den Kontakt/Verbund-Verbindungen. Als erstes wird der untere Teil des Stifts mit dem Bauteil 1 festgemacht, beide haben ja ein Gewinde, jedoch hat Bauteil 1 eine Bohrung von 15 mm und halt ein Gewinde was auch dem unteren Stift von 10mm M6 entspricht, muss ich irgendwas beachten wegen der 5mm längeren Bohrung vom Bauteil 2 ( eine Art Offset-Bedinungen ?!?! ), im Prinzip kann der Teil des Stiftes ja dort nicht hingelangen, da dort kein Gewinde ist, hoffe ihr wisst was ich meine. Das gleiche würde ja auch für den oberen Teil des Stifts und Bauteil 1 gelten oder

Danke für eure Hilfe

[Diese Nachricht wurde von Torres87 am 14. Sep. 2010 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von Torres87 am 14. Sep. 2010 editiert.]

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Hmmm, was soll denn der Stift spannen 
Also Gewinde werden im 3D normalerweise nur symbolisch dargestellt. D.h. Du hast bei Deinem M6 Gewinde nur eine Kernlochbohrung 15mm tief.
Den Stift musst Du dann absetzen, so das er zu dem Gewindeloch passt (ohne Durchdringung). Das der Stift nicht vollständig in der Bohrung sitzt, stört die Kontaktbedingung nicht.
Wenn Du es ganz genau machen möchtest, verwendest Du als Bohrungsdurchmesser für das M6 Gewinde den Durchmesser des Spannungsquerschnittes.

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Gruss
Deepblue

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der Stift ist einfach nur dazu da die beiden Bauteile zu halten bzw. das leichte auseinandernehmen der beiden Bauteile

Also meine Bedingungen wären dann soweit diese hier:
Bauteil 1 zu Bauteil 2  > Reibungsbehaftet
Mantelfläche vom unteren Teil vom Stift ( also der GewindeTeil ) zu Bauteil 1 Bohrung > Verbundkontakt
Mantelfläche vom oberen Teil vom Stift zu Bauteil 2 Bohrung > Verbundkontakt oder Reibungfrei oder was ??

So nun die Frage zur Vorspannkraft, wenn ich diese einbringen muss, entsteht dann nicht ein Konflikt, da es ja heisst "die Schraubenvorspannkraft-Fläche nicht mit Kontakt versehen sein werden darf"  ?!?

Das ist eigentlich die Sache die mich stört, lasse ich die Vorspannkraft einfach weg oder lasse ich den Verbundkontakt von oberteil Stift zu Bauteil2 einfach weg?

Danke nochmals

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Irgendwie leuchtet mir Deine Konstruktion nicht ein.
Eine Schraubenvorspannkraft ist dazu da, zwei Bauteile (Bauteil 1 und Bauteil 2) reibschlüssig miteinander zu verbinden.
Wie soll das bei Dir funktionieren? Die Bauteile sollen leicht auseinandernehmbar sein??? Also sind die Stifte im Bauteil 2 nur eingesteckt - ohne Pressverbindung?
Wenn ja, dann gibt es auch keine Schraubenvorspannung.
Die Stifte sind mit einer Pressverbindung mit Bauteil 2 verbunden? Wie sollen die Stifte dann in das Bauteil 1 geschraubt werden, damit eine Schraubenvorspannung entstehen kann?

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Gruss
Deepblue

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"Also sind die Stifte im Bauteil 2 nur eingesteckt - ohne Pressverbindung?"

Ja genau, Bauteil1 und das das Gewindestück werden zusammengemacht und darauf wird einfach nur Bauteil2 gesteckt. Also ja keine Vorspannungskraft

Es geht um eine Art Podest, welches aus 3 Teilen besteht, 2 Füße und ein Mittelteil, der Fuß entspricht Bauteil1 und das Mittelteil entspricht Bauteil2, da es sehr leicht und schnell auf und abbaubar sein soll und das Desin nicht stark beeinflusst wird, finde ich diese Konstruktion ganz nett!

[Diese Nachricht wurde von Torres87 am 15. Sep. 2010 editiert.]

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Zitat:

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Zu einem der vorigen Posts: Statt "SOLLTE keine Kräfte im Loadstep 1 definieren" würde ich sogar sagen, man DARF keine Kräfte im 1. Lastschritt definieren. Der Dient nur zum Kalibrieren, d. h. zum Ermitteln der Steifigkeit um festzustellen, wie stark die Schraube verkürzt werden muss um die Vorspannung zu erreichen.

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Eine Frage: Wird die Schraube verkürzt oder verlängert?!

Wenn ich normalerweise eine Schraube anziehe wird diese VERLÄNGERT und die Unterlage gestaucht....

Danke im Voraus

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Hallo,

lösen wir uns mal von der Vorstellung ob kürzer oder länger. Wichtig ist, Zugspannung in der Schraube (die mit zugbelastung von aussen ansteigt) und Druckspannungen zwischen den Flanschen.

Wir ziehen in der FEM ja nicht wirklich an (es gibt kein Gewinde), sondern müssen irgendwie sonst dieses Zusammendrücken der Flansche realisieren. Früher hat man das so gemacht, dass die Schraube abgekühlt wurde, damit sie sich zusammenzieht und durch die behindernden Flansche eine Zugkraft inder Schraube und Druckkräfte in den Flanschen entstehen. Heute machen wir das durch eine entsprechende Vorspannungsrandbedingung ohne Temperatur. Und diese schneidet sozusagen ein kleines Stück aus der Mitte der Schraube raus, dadurch entstehen Zugspannungen in der Schraube (die auch für eine Verlängerung durch diese Belastung sorgen, aber eine Verlängerung der zuvor verkürzten Schraube) und Druckspannungen in den Flanschen.

Gruss
CG
Gruss
CG

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Christof Gebhardt
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Tel. +49 (0) 8092 7005 65
cgebhardt(at)cadfem.de www.cadfem.de

[Diese Nachricht wurde von cgebhardt am 25. Jan. 2012 editiert.]

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