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Hallo zusammen,

kann mir jemand sagen, mit welcher Kontaktbedingung den Kontakt zwischen einem Schraubenschaft und einer Bohrung am besten darstellt? Die Schraube ist im Schaftbereich ohne Gewinde konstruiert. Die Kontaktflächen sind also komplett glatt. Die Schraube ist mit Hex8 und das Bauteil mit Tet10 vernetzt. Das Netz der Schraube ist etwas feiner. Die Schraube ist Master, die Bohrung ist Slave, aufgrund der Materialeigenschaften.
Es geht mir darum, ein festes Sitzen der Schraube in der Bohrung zu simulieren und die Festigkeit der Verbindung bei unterschiedlichen Sschraubenlängen zu analysieren.

Vielen Dank für eure Hilfe!

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Normalerweise klebt man die Bauteile da zusammen wo das Gewinde wäre. Das ist die schnellste und einfachste Technik. Allerdings kann man dann keine Aussagen über die Ergebnisse in den Regionen der Gewinde machen. Wenn das aber Ziel deiner Analysen ist, hast du folgende Möglichkeiten:

Ausmodellieren des Gewindes:
- 3D kaum realisierbar
- axialsymmetrisch wäre eine Möglichkeit -> siehe Example Ploblems Manual 1.1.19 Axisymmetric analysis of a threaded connection

Virtuelles Gewinde (3D):
Diese Funktion ist neu und etwas versteckt in CAE. Auch im Manual findet man noch nicht wirklich viel. In CAE findest du es in der Interaction-Karte, wo du Adjust, Small Sliding, Finite Sliding usw. einstellst. Dort gibt es eine Option "Clearance", wo diese Funktion verborgen ist. Siehe auch Keyword Reference Manual bei "*Clearence" und Verification Manual 1.6.16 Small-sliding contact with specified clearance or overclosure values in der Datei "contact_s4r_clear_bolt.inp".

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Danke für die schnelle Antwort.

Ich hab ein bisschen mit einem festen Kontakt rumprobiert. Er bringt aber nicht die gewünschten Ergebnisse.

Kann ich zwischen den Kontaktpartnern eine tangentiale Bewegung (zumindest fast) vollständig verhindern, aber eine normale Bewegung zulassen?
Das Material des Bauteils mit der Bohrung ist mit einem Elastisch-ideal-plastischen Mat.gesetz versehen. Die Schrauben sollen somit bei senkrechter Belastung auf den Schraubenkopf in Belastungsrichtung in das Bauteil eindringen und sich oben (entgegen der Belastungsrichtung) von der Bohrungsfläche lösen dürfen.

Ich hoffe, ihr versteht, wie ich das meine.
Ich bin sehr dankbar für weitere Anregungen.

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Wenn Kontakt besteht kannst du über eine spezielle Reibformulierung ein tangentiales Verschieben der Knoten im Kontakt verhindern. In Normalenrichtung können sich die Kontakte aber weiterhin öffnen und schließen.

Erstelle hierfür ein Kontaktverhalten und wähle in tangentiale Richtung Friction formulation=Rough. Erstelle dann einen normalen Kontakt und weise dem dieses Verhalten zu.

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Vielen dank für die schnelle Anwort.
Ich habe im Abaqus Manual gelesen, dass die ROUGH-Bedingung oft nur in Zusammenhang mit der Option NO SEPARATION verwendet wird, da sonst Konvergenzprobleme auftreten können. Aber NO SEPARATION wäre in diesem Zusammenhang doch nicht die richtige Wahl oder?
Aber ich werde das mit der ROUGH-Bedingung mal ausprobieren. Dann werd ich ja sehen, ob Abaqus zu einer Lösung kommt.

Gruß

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Wenn man Friction=Rough ohne NO SEPARATION verwendet, kann es sein das nur einigen wenige Knoten im Kontakt sind. Wenn dann eine tangentiale Relativbewegung auftritt die diese Knoten nicht mitmachen können, würden an diesen sehr hohe Kräfte auftreten, was numerisch natürlich problematisch werden kann.

In deinem Fall wäre das Aktivieren von NO SEPARATION wohl nicht korrekt, deswegen solltest du es erstmal ohne probieren.

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Ich hab jetzt mal die ROUGH-Bedingung ausprobiert, aber es scheint nicht zu funktionieren. Abaqus findet keine Konvergenz.

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Und liegt es auch an diesem Problem oder an etwas ganz anderem? Siehe Tools->Job Diagnostics oder msg-Datei.

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Abaqus bricht mit der Fehlermeldung "Too many attemps made for this increment" ab. Die Rechnung startet zunächst und die ersten Inkremente werden noch gerechnet. Bei 5 % is allerdings Schluss. Ich nehme an, dass es an der Kontaktbedingung liegt. Was anderes habe ich ja nicht verändert. Und mit der TIED-Option läuft das Modell.

Wenn meine Slavefläche eine Bohrungsinnenfläche ist, wie ist denn dann die tangentiale Richtung definiert? Es gibt doch mehrere, oder? Im Endeffekt soll ja die Verschiebung der Kontaktpartner in Bohrungsrichtung verhindert werden. Eine tangentiale Bewegung bezüglich des Durchmessers muss natürlich erlaubt sein. Denn an den Seiten der Bohrung entspricht die tangentiale Richtung (bezogen auf den Durchmesser) ja der Belastungsrichtung in die eine Verschiebung stattfinden soll.

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Mit Friction=Rough wird jede der beiden tangentialen Bewegungsrichtungen im Kontakt verhindert. Wenn du das nicht willst, musst du wieder die normale Reibung (Penalty) verwenden und die Reibkoeffizienten anisotrop definieren. In die Richtung in die du keine Bewegung haben willst musst den Koeffizient dann hoch setzen. Numerisch einfach ist das dann aber auch nicht. Per default (mü>0,2) musst dann der unsymmetrische Gleichungslöser verwendet werden.

[Diese Nachricht wurde von Mustaine am 13. Dez. 2007 editiert.]

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Danke für deine Antwort.
Irgendwie hatte ich mir das nicht so schwer vorgestellt. Wahrscheinlich ist es da einfacher sich die Gewindegänge durch ein oder zwei ringe um den Schraubenschaft zu idealisieren. Dann kann man nen normalen Kontakt verwenden und die Bewegung in Richtung der Bohrung ist durch die GEometrie behindert. Oder sehe ich das falsch?

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Nein, das wäre eine Möglichkeit. Du solltest auch überlegen, ob du nicht auch einfach bestimmte DOFs sperrst um deine Bewegungsmöglichkeiten zu erhalten.

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