---

Hallo Zusammen,
Ich arbeite bei einem Automobilisten und betreue dort Schweißzangen.
Aufgrund von verschiedenen Schweißaufgaben müssen sehr oft individuelle Schweißzangenarme (Geometrien) neu erstellt werden.
Bis dato wurden die Schweisszangenarme ( im Endeffekt eine einfach eingespannter Biegebalken)  einfach per Hand- Rechnung dimensioniert.

Sprich: Spannnungsermittlung auf Basis – Kraft auf Hebellänge, Querschnitt; Eckenbeiwert etc.
und dann Vergleich mit Sigma Zul.

Nun sind einige Zulieferer auf die Idee gekommen, den Biegebalken mit Catia V5 FEM zu rechnen.
High End Systeme wie Nastran, Abakus etc. finden hierbei keinen Einsatz, da Sie erstens zu teuer sind und die entsprechenden Zuliefern nicht über diese Systeme verfügen.
Meiner Meinung ist das für einen einfachen Biegebalken auch nicht notwendig. 

Nun gibt es die Differenz, dass bei der FEM Rechnung 'örtliche Spannungen' ermittelt werden. Bei den bekannten Handrechnungen werden Nennspannungen ermittelt.
Leider haben die Zulieferer nach der Ermittlung der örtlichen Spannungen (FEM), diese mit den zulässigen Werten der Handrechnung verglichen, was meiner Meinung nach nicht ganz richtig ist.
Dies hat dazu geführt, dass einige Geometrien stark überdimensioniert sind.

Leider handelt es sich bei den eingesetzten Werkstoffen um Al Knetlegierungen, die hinsichtlich Dauerfestigkeit nicht so einfach sind.

Nun meine Frage an die FEM Spezialisten:
- Mit welchen Werten werden die ermittelten örtlichen Spannungen einer  FEM- Analyse verglichen? (Dierekte Biegewechselfestigkeit?, Wöhlerlinien?, Re?)
- Oder doch den Vergleich mit den zulässigen Spannungen einer Handrechnung (das kann ich eigentlich nicht glauben.... :-)
- Differenziert ihr die Ermittelten Spannungen in Zug- und Druckspannungen?
Ermittelt ihr die Betriebs- und Dauerfestigkeit mit FKM? ( http://www.ima-dresden.de/deutsch/startde.htm)

Hat da jemand Erfahrung?

Mein langfristiges Ziel ist eine „How-to“ Erstellung (Einstellungen Catia FEM in GAS, Netzgrößenvorgabe, Energiesprunggrenzen, und dann Vorgabe des Sigma Zul.), damit – 'jeder' sich daran richten kann.

Leider scheitere ich noch am Sigma Zul. für die FEM?
Wer hat den da Erfahrung?

Grüße
Der FEM- Rookie 
Rolf

Ich hoffe, es ist Verständlich, was ich geschrieben habe. Falls doch nicht, kann ich nächste Woche einmal ein Beispiel anhängen. 

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hallo,

mit der Handrechnung vergleichen kann gar nicht so verkehrt sein.
Wenn man wissen will ob man Pi mal Daumen im Range liegt.

Wobei der beste Vergleich ist die Realität.
Querschnitt - Hebellänge - Kraft, hält - hält nicht.

Lokale Spannungsspitzen können geometriebedingt sein, z.B. scharfe Kanten....

Lokale Spannungsspitzen an festen Einspannungen ist nicht zu glauben.
Da muss das Berechnungsmodel im Zweifelsfall verfeinert werden (andere Verbindungstypen).
Oder noch besser man hat praktische Erfahrung und mann weiß das es hält.

Sigma zul. definiert dein Material.

Netzgröße def. deine Geometrie.
Massive Geometrien - min. 3 Elemente im Querschnitt
Schalenelemnte - ca. 2,5xDicke
Wenn Rechnung gelaufen ist, Netz verfeinern, wenn im Ergebniss nix mehr passiert ist das Netz fein genug.

Meist reicht die Vergleichsspannung (von Mieses).
Die beschreibt das Versagen durch wegfließen plast. verformbarer (duktiler) Werkstoffe.

Ansonnstenkann man sich auch Zug/Druck/Schubspannungen ausgeben lassen.

------------------
kri

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

---

Hallo Kri,

Sorry dass ich auf deine Antwort erst heute wieder antworte, aber ich hatte in Zwischenzeit keinen Platz das Thema zu vertiefen. 
Sorry.
Nun soll es aber weiter gehen...

Danke für deine Antwort. Besonders der Anhaltspunkt mit der Elementenanzahl bringt mich weiter.

Für mein How- To habe ich in Zwischenzeit folgendes Festgelegt:
1.Nezttyp parabolisch
2.Netz muss so weit verfeinert werden, bis die Energiesprünge kleiner/ gleich 0,1mJ liegen.
3.Schraubenverbindungen sollen nicht mit Vorspannungen betrachtet werden, da die auftretenden Singularitäten von einem Anfänger, - wie Ich! :-) - nicht richtig interpretiert werden.
4.Klemmstellen (Eingesteckte Teile in andere Teile) müssen von „Hand“ gerechnet werden, da hier ebenfalls Singularitäten auftreten. D.h. In einem Klemmbereich drei bis fünf Elemente nach links und rechts ignorieren und die Klemmstellen von Hand rechnen.

Das heißt ich möchte über das FEM nur die eigentliche Geometrie betrachten, die frei von Singularität ist.
Nun habe ich aber immer noch das Problem der Sigma Zul.
Du schreibst „ Sigma Zul“ beschreibt das Material.
Das ist mir eigentlich klar.

Zum besseren Verständnis ein Beispiel, wo es bei mir hakt.
Man hat z.B. das  Material:

CuCrZr (2.1293)
Re= 350 N/mm²
Biegewechselfestigkeit = 312 N/mm²

Zul. Vergleichsspannung der Handrechnung zwischen 140 und 160 N/mm² je nach Dicke , Kerbwirkung und Oberfläche.

Duktiler Werkstoff – also Nach Mises betrachtet:

Und nun liefert das FEM an einer örtlichen Stelle (keine Klemmstelle!) 200 N/mm², die nach zwei oder drei weiteren Elementen wieder gen 120 N/mm² abfällt.

Wie würdest du / ihr diesen Fall interpretieren. Und wo liegt denn die Grenze der örtlichen Spannung?
Sicher unterhalb von Re. Aber wo?

Die Grenze der Handrechnung kann meiner Meinung nach nicht ganz stimmen, da der Vergleich  Nennspannung -. Örtliche Spannung hinkt, oder nicht. ??
Des weiteren wird durch die FEM Kerbwirkungen schon betrachtet.
Aber wie lässt man die Oberflächengüte einfließen?

Mir fällt da nur FKM ein? - Berechnung über Rifeset Programm.
Hat da jemand noch eine weitere Alternative?
Oder gibt es einen einfachen Anhaltspunkte für duktile Werkstoffe?

Oder überlässt man diese Fälle einfach dem Know How des Konstrukteurs?

Grüße und guten Rutsch an Alle.
Rolf – der immer noch FEM Anfänger ist 

Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP