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Autor Thema:   Scherspannung in Pizeo-Keramik (175 mal gelesen)
A.Polyp
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erstellt am: 11. Mrz. 2019 17:06    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


randbedingungen.png


max_shear.png

 
Hallo!

Bei mir ist eine Frage aufgekommen, die ich nicht ganz sicher in ein Unterforum einordnen kann (ggf. kann ein_e Moderator_in das Thema auch gerne verschieben).

Ich simuliere einen Keramikzylinder (Piezoelement) der Druck belastet ist. Er ist in ein größeres Bauteil integriert was bei Belastung deformiert. Da die Krafteinleitung in den Piezo nicht sicher axial Verläuft habe ich mir dir Scherspannungen angesehen – diese sollen in einem Piezoelement möglichst minimal sein bzw. es dürfen keine Auftreten – leider gibt es kaum Literatur hierzu, aber von einem Hersteller habe ich erfahren, dass zB die Scherspannung < 1000 psi sein soll (~6.9 MPa) für monolithische Elemente, bei multilayer Elementen < 1 MPa.
Da trotz verschiedener Lagerungen die Spannungen immer zu hoch waren habe ich eine Simulation an einem vereinfachten Aufbau vorgenommen:

- Zylinder
- Lagerung
        (A: Grundfläche uz=0
        B: 1 Punkt fixiert
        und C: 1 Punkt uy=0 um die verbleibende Rotation zu sperren für eine Vermeeidung von Starrkörperbewegung – siehe Bilder)
- Krafteinleitung auf Deckfläche, vorerst axial

Mich wundert jetzt das bei dieser geringen Belastung (von Mises Spannung im Material ~6.36 MPA)  schon konstante Scherspannungen auftreten (Max shear ~3.18 MPa; siehe Bild).
Das hat mich erst verdutzt – jetzt denke ich dass sich diese auch durch den Mohrschen Spannungskreis erklären lassen (Also die minimale Hauptspannung ist ja als S3 bei dieser Belastung mit ~-6.36 MPa auch Betragsmäßig gleich der von Mises Vergleichsspannung und S1 quasi Null. Damit muss für die Schubspannung ja S3/2 gelten, dh der Radius des Kreises).
Jetzt frage ich mich wie ich bei einer solchen Situation das Auftreten von Scherspannungen bewerten soll, da diese ja anscheinend per se im Material vorliegen oder ob es dabei nur um zusätzliche Scherung geht. Die Belastungen sollten theoretisch so für das Material völlig üblich und ertragbar sein (sowohl für monolith. als auch multilayer Elemente).

Grundsätzlich möchte ich natürlich von diesem einfaachen Aufbau wieder weg um in meinem realeren Modell die Belastung (auch hinsichtlich Scherung/Ungleichmäßiger bzw nicht axialer Belastung) zu bewerten.

Vielleicht habe ich aber auch einen riesigen Denkfehler?
Ich hoffe ich konnte meine Frage verständlich machen, sonst gerne Rückfragen!
Vielen Dank für die Hilfe
A

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