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Gut zu wissen: Hilfreiche Tipps und Tricks aus der Praxis prägnant, und auf den Punkt gebracht für Ansys
Autor Thema:  Modellierung Schraube Drehmoment (4061 mal gelesen)
Triopal
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Beiträge: 3
Registriert: 19.05.2016

Ansys 16.2

erstellt am: 19. Mai. 2016 21:03    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


Schraube.PNG

 
Hallo,

ich bin, was die FEM Modellierung mit Ansys betrifft, ein Neuling und stehe daher vor einem Problem. Ich habe das recht einfache Modell zweier Stahlplatten welche mittels einer Schraube miteinander verbunden sind. Des Weiteren ist das Drehmoment bekannt, womit die Schraube angezogen wird. Nun soll die Vorspannkraft ermittelt werden.

So habe ich das Modell erstellt und die Verbindung zwischen Schraube und Mutter mit einem Klebeverbund und die Kontaktflächen am Schaft mit einer Reibung behaftet erstellt.
Nun habe ich einiges gelesen, wie ich die Vorspannkraft aktivieren kann, aber nicht wie ich sinnvoll das angreifende Drehmoment erstellen kann. Eine angreifende Kraft

Für Hilfe bwz. Tips wäre ich sehr dankbar.

Beste Grüße aus Thüringen

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farahnaz
Ehrenmitglied V.I.P. h.c.
Ing.


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Beiträge: 2467
Registriert: 24.04.2007

CAE, FEM, Test, NPD

erstellt am: 20. Mai. 2016 01:10    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Triopal 10 Unities + Antwort hilfreich

Das macht man idR mit axial Kraft statt Drehmoment.

Sonst guck dir mal dies:

https://www.youtube.com/watch?v=WJxa-m4hkEA

..

------------------
Grüße, Moe

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cgebhardt
Moderator
Maschinenbauingenieur


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Beiträge: 1449
Registriert: 20.11.2000

erstellt am: 20. Mai. 2016 08:57    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Triopal 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo,

ist das wirklich das Ziel der Analyse?
"Nun soll die Vorspannkraft ermittelt werden."
DAs ist ungewöhnlich. Normalerweise ist die Vorspannkraft eine Eingabe für eine FEM-modellierte Schraube, wie sie im Bild zu sehen ist.
Wenn man aber den Kraftfluss vom Moment zur Vorspannung in der Schraube ermitteln will, weil man z. B. Schrauben herstellt oder Sonderschrauben entwickelt, Wird man einen deutlich höheren Detailgrad in der Schraube definieren müssen, als jemand der eine Schraube als Teil einer Baugruppe einsetzt. Statt der vereinfachten Modellierung ohne Gewinde und mit Verbund-Kontakten wird man hier mehr Realitätstreue durch Gewinde, Beilagscheiben usw. modellieren müssen, damit durch die Steigung und die Kontaktkräfte in den Flanken eine Axialkraft entsteht, natürlich unter Berücksichtigung der Reibung.
Dieser Aufwand lohnt sich also nur, wenn man wirklich diesen Effekt an einer Schraube abbilden will. Nutzt man dagegen Schrauben um Bauteile zu einer Baugruppe zu verbinden und will deren Deformation und Spannungen wissen, macht man das mit vereinfachten Modellen ohne modellierte Steigung. Schnittgrößen wie Kräfte und Momente erlauben eine Bewertung der Schraubenfestigkeit, ohne dass man lokale Spannungen am Gewindekerbgrund ausmodellieren muss.

Viele Grüße
CG

------------------
Christof Gebhardt

CADFEM GmbH
Marktplatz 2
85567 Grafing
Tel. +49 (0) 8092 7005 65
cgebhardt(at)cadfem.de
www.cadfem.de

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Triopal
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Beiträge: 3
Registriert: 19.05.2016

Ansys 16.2

erstellt am: 24. Mai. 2016 19:14    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Vielen Dank für die beiden hilfreichen Antworten.

Wie auch anhand der Beispiele in ihrem Buch wollte ich die Aufgabe lösen, leider scheint es nun doch nicht so einfach.

Die vorgegebenen Schraube (M8 x 1.25 x 25 Sechskant mit Bund aus Titan) soll zum Befestigen von zwei Blechen verwendet werden. Gegeben ist das Anzugsdrehmoment von 30Nm. Bestimmt werden soll dann tatsächlich die in der Schraube wirkende Vorspannung.

Das bedeutet wohl nun für mich, dass ich die Schraube samt Gewinde modellieren muss. Gibt es diesbezüglich zur Umsetzung im DesignModeller Tips, oder ist es sinnvoller ein anderes CAD Programm zur Erstellung zu nutzen und die fertige Datei einzulesen.

Grüße
Markus

[Diese Nachricht wurde von Triopal am 24. Mai. 2016 editiert.]

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cgebhardt
Moderator
Maschinenbauingenieur


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Beiträge: 1449
Registriert: 20.11.2000

erstellt am: 25. Mai. 2016 08:28    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Triopal 10 Unities + Antwort hilfreich


gewinde.JPG


gewindegeo.JPG

 
Hallo,

ein Tipp ist, die Gewindeflanken als Extrusion zu erzeugen und als Subvolumen zu erhalten, so dass man eine Hexaedervernetzung bekommt. Damit kann man mit relativ wenigen Elementen ein schön gleichmäßiges Netz erstellen, was förderlich ist für ein geringes Ergebnisrauschen bei der Drehung.
Solche Subvolumes lassen sich in DesignModeler gut erzeugen, weil das eine häufig genutzte Funktion ist. In der CAD-Welt gibt es sowas in der Regel nicht, deshalb würde ich den DesignModeler nutzen.
Anbei ein Bild wie sowas dann aussieht. Im Auslauf des Gewindes habe ich auf das Hexnetz verzichtet, bei den "normalen" Gewindeflanken ist das aber leicht zu machen.
Die Buchbeispiele passen nicht zur gestellten Aufgabe, da in diesen Beispielen die "Übersetzung" Moment --> Kraft als gegeben angenommen wird. Das ist ja ein bereits millionenfach gelöstes Ingenieurproblem, bei welchem Moment wieviel Axialkraft entsteht, deshalb nimmt man in der Praxis meist Tabellenwerte um den Modellierungsaufwand fürs Gewinde einzusparen. Das als Übung mal zu machen hilft einem aber, in Situationen wo es keine Tabellenwerte gibt (Sondergewinde) ein gutes Ergebnis zu erhalten. Bei der Bewertung von Spannungen aber bitte bedenken, dass die üblichen Festigkeitswerte der verwendeten Werkstoffe nicht 1:1 auf die Schraube anwendbar sind (weil durch den Herstellprozess der Schraube das Materialverhalten beeinflusst wird).

Viele Grüße
CG


------------------
Christof Gebhardt

CADFEM GmbH
Marktplatz 2
85567 Grafing
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cgebhardt(at)cadfem.de
www.cadfem.de

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Triopal
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Ansys 16.2

erstellt am: 27. Mai. 2016 20:18    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Guten Abend,

vielen Dank für die ausführliche Beschreibung. Ich habe nun einiges probiert und schaffe es dennoch noch nicht, dass Gewinde mit Steigung zu modellieren.

Das Gewinde als "zusätzlichen" Körper zu erstellen um es auch einzeln vernetzten zu können leuchtet mir ein. Ich habe also das Gewinde in der Ebene modelliert (etwa wie hier: https://www.youtube.com/watch?v=g3iXYmm6Afw) und wollte es nun mit einer Steigung Drehen, leider scheint es diese Funktion so nicht zu geben. Also habe ich mir überlegt, eine Spirale über die Ebene und drehen zu erstellen und daran die Flanken zu sweepen. Allerdings scheint mir dieser Weg ziemlich umständlich und in Verbindung mit der Mutter nicht optimal.
Wenn ich mir Ihre Bilder betrachte, ist Ihr Gewinde auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt und die gelbe Skizze recht "einfach" gehalten.
Sie haben diese Bereich von dem Grundkörper abgezogen?
Ist der Weg so möglich oder habe ich Sie vollkommen falsch verstanden?

Mit freundlichem Gruß
Markus

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RK94
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erstellt am: 08. Jun. 2016 21:30    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Triopal 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo,

ich arbeite auch erst seit kurzer Zeit mit ANSYS und stehe bei einer Studienarbeit vor dem oben angesprochenen Problem. Ich versuch schon die ganze Zeit eine Schraube zu modellieren, allerdings bekomme ich das Gewinde einfach nicht ordentlich hin. Könnte mir hier irgendjemand einen guten Tipp geben? Wie gesagt ich arbeite noch nicht all zu lange mit dem Programm und tue mich dementsprechend schwer.

Beste Grüße
Richard

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cgebhardt
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Beiträge: 1449
Registriert: 20.11.2000

erstellt am: 09. Jun. 2016 08:32    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Triopal 10 Unities + Antwort hilfreich


Gewinde01.JPG

 
Hallo,

anbei ein Beispiel für eine solche Helixgeometrie:
Skizze 1 ist der Querschnitt, Skizze 2 die Linie in axialer Richtung.

Viele Grüße
CG

------------------
Christof Gebhardt

CADFEM GmbH
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