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Zugspannungen.jpg Normal.jpg

Hallo zusammen,

ich habe ein, zwei interessante Probleme.
Eine Achse ist in ein Trägerbauteil eingepresst. Die an realen Bauteilen gemessene Überlappung beträgt 0,07mm. Dies entspricht auch der empfohlenden ISO-Passung von H8u8 (+0,021mm - +0,099mm). Definiere ich die Presspassung in CATIA exact mit diesem Übermaß (+0,07mm), errechnet mir CATIA eine Spannung (Mises) von 650N/mm² (großflächig ca. 350 N/mm²) im Trägerbauteil. Dieser Wert überschreitet allerdings die Dehngrenze des Trägerbauteils (AlSi7Mg 220N/mm²) bei weiten, womit die ISO-Passung widerum hinfällig wäre (Auch eine Vergleichsrechnung mit Stahl ergab, dass die Dehngrenze des Werkstoffs z.B. St52 überschritten wurde). Das in Serie befindliche reale Bauteile hätte nach CATIA foglich den Einpressvorgang (bzw. das Abkühlen oder Aufheitzen nach erfolgtem Einpressvorgang) nicht überstehen dürfen.
Habt ihr irgendwelche Erklärungen für die hohen errechneten Spannungen?

Erweitere ich den oben beschriebenen Lastfall mit einer Kraft an der Achse (20000N senkrecht zur Achse), ergibt sich ein weiteres Problem:
Bei einer Presspassverbindung (Achse zu Trägerbauteil) ergeben sich im unteren Bereich des Trägerbauteils Zugspannug, die meines Errachten nach nicht exestieren dürften (siehe Bild "Zugspannungen"). Eine Erklärung wäre, dass CATIA in tangentiale Richtung die Netze der Bauteile verbindet. Soll damit eine Art Reibung simuliert werden? Entspricht dies wirklich der Realität?
Wenn ich anstatt der Presspassverbindung eine einfache Kontaktbedingung definiere, treten diese Spannungen nicht auf und das Ergebnis erscheint mit plausibler (siehe Bild "Normal").
Welchem Ergebnis bzw. Definition soll ich nun Glauben schenken?

Über zahlreiche Antworten/Meinungen würde ich mich sehr freuen.

Beste Grüße aus Aachen

Noxis

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Hallo Noxis,

das wichtigste Teil bei der FEM ist der Ingenieur, denn der sitzt vor dem Rechner und kann aufgrund seines Wissens eine Plausibilitätsprüfung durchführen.

Um etwas über deine Ergebnisse sagen zu können, würde ich gerne noch ein paar Details kennen:

Wie grob/fein ist dein Netz? (Kontaktstellen sollten auf jeden Fall fein vernetzt sein)
Was für Elemente hast du benutzt (Ordnung, Hexaeder oder Tetraeder)?
Warum rechst du so was mit CATIA? (Zum Varianten Vergleich [also qualitativ] okay)

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Gruß

Der Markus

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Hi,

danke für die Antwort,

"das wichtigste Teil bei der FEM ist der Ingenieur, denn der sitzt vor dem Rechner und kann aufgrund seines Wissens eine Plausibilitätsprüfung durchführen."
- stimmt, ich werde heute mal an einer einfachen Geometrie die Spannung "zu Fuß" ausrechnen und mit den CATIA Ergebnissen vergleichen

"Warum rechst du so was mit CATIA? (Zum Varianten Vergleich [also qualitativ] okay)"
-Ich befinde mich noch in der Konstruktionsphase. Eine "genaue" Berechnung ist derzeit noch nicht notwendig (zeitgleich wird aber schon ein Hypermesh/Abaqus-Modell vorbereitet). Um iterativ seine Geometrie etc. zu verbessern, finde ich CATIA mit der Möglichkeit sehr schnell eine Rechnung zu starten, derzeit noch unschlagbar

"Was für Elemente hast du benutzt (Ordnung, Hexaeder oder Tetraeder)?"
-parabolische Tetraeder-Elemente, was anderes bzw. günstigeres ist meines Wissen nach nich wählbar

"Wie grob/fein ist dein Netz? (Kontaktstellen sollten auf jeden Fall fein vernetzt sein)"
-bei den Abbildung habe ich ein grobes Netz (6,2mm Kantenlänge, max. Durchhang 1mm) benutzt. Auch feinere Netze ergaben aber den gleichen Trend. Eine Rechnung mit einer lokalen Netzgrößer von 1mm Kantenlänge bei einem Passungsdurchmesser von 32mm befindet sich zur Kontrolle gerade in Berechnung.

Gruß und Dank

Noxis

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