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Versuchsaufbau.jpg skizze.jpg Ansicht.jpg

Hallo,

zunächst einmal bitte ein wenig Nachsicht, sollten meine Fragen nicht eurem Niveau entsprechen. Ich bin ein Ansysanfänger.

Ich arbeite mit Ansys Workbench 13(ab morgen 14) bzw. Mechanical(statisch-mechanische Analyse) und möchte die Schraubenverbindung aus dem Versuchsaufbau vereinfacht als Feder darstellen (s.Abbildungen). Mir geht es bei der Modellierung nicht um das Auswerten lokaler Spannungszustände, sondern nur um das Abbilden der Federsteifigkeit für ein späteres Modell in dem ich diese Verbindung verwenden möchte.
Aus den Versuchsergebnissen habe ich bereits die Federkennlinie dieser Verbindung.
Aus Erfahrungen mit anderen FEM- und Stabwerkanwendungen weiss ich, dass dies (gemäß Skizze) relativ simpel darzustellen ist. Dabei werden die beiden auf Zug beanspruchten Bleche als Schalen modelliert, welche über einen reibungsfreien Kontakt miteinander verbunden sind.  Die Schraubenverbindung als solche kann über das Koppeln der Bleche mit zwei externen Knoten, welche über eine Feder in längsrichtung miteinander verbunden sind dargestellt werden. Dabei erhält die Feder die ermittelte Steifigkeit aus den Versuchsergebnissen. Soweit so gut.
Beim umsetzen dieser Vorgehensweise in Workbench stelle ich nun fest, dass dies scheinbar nicht so leicht umzusetzen ist, wie ich es gewohnt bin.

Ich ziehe drei Möglichkeiten in Betracht dieses Problem zu modelliernen und stoße dabei auf folgende Probleme:

1.
Meine erste Vorgehensweise sah vor die Flächen ganz "stumpf" über eine Feder zu verbinden. Leider wirkt diese immer orthognal zu den Flächen und ausschließlich linear. Kann man in Mechanical die Federwirkung parallel zwischen zwei Flächen anordnen? Und kann man dieser Feder eine Nichtlinearität zuweisen?

2.
Die nächste Überlegung sieht vor die Flächen über Kontaktelemente miteinander zu verbinden, welchen Schubkräfte übertragen. In der Ansys-Hilfe habe ich solch ein Element nicht finden können bzw. die Workbench-Oberfläche bietet eine solche Möglichkeit nicht an. Dabei ist es wichtig, dass die Kontaktfläche ebenfalls die Nichtlinearität der Federkennlinie berücksichtigen kann. Gibt es solch ein Element und wenn ja, wie kann ich es ggf. in Mechanical über Commands implementieren? (Zunächst würde auch das darstellen einer linearen Federkennline ausreichen).

3.
Beim dritten Ansatz würde ich die Schraubenverbindung strikt nach der Skizze modellieren wollen. Jedoch erschließt sich mir nicht, über welche Funktion in Mechanical ich die Schwerpunkte der Kontaktflächen mit den exterenen Punkten koppeln kann (Kopplungsgleichungen??). Muss ich die externen Punkte(s.Skizze) schon im Designmodeler zeichnen oder kann ich diese in der Mechanicaloberfläche erstellen (und wenn ja wie?)? Als letzte Fragestellung taucht hier wieder das Berücksichtigen der Nichtlinearität der Federkennline auf. Füge ich eine Feder ein,   so ist das Federverhalten auschließlich auf "Beides(linear)" eingestellt und grau hinterlegt.

Ich würde mich sehr über einige Tips eurer Seits freuen.

Vielen Dank!

Tobi

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