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Hallo zusammen
Habe ein relativ einfaches Rechenmodell (siehe Bild). Ein Gehäuse in das ich eine Büchse stecke. Einen konischen Zapfen stecke ich dann in die Büchse. Gehäuse ist aus Aluminium. Büchse und Zapfen aus Stahl. Am Zapfen wird eine Last aufgebracht.
Jetzt drückt sich die Kante der Büchse (Radius hab ich schon angebracht) in das Alu-Gehäuse. Und verursacht eine fast linienförmige Spannungsspitze.
Ich vermute das passiert weil die Büchse aus Stahl ist und das Gehäuse aus Aluminium. Ist das jetzt eine Singularität? Wenn ja, kann man diesen Effekt vermeiden?
Vielen Dank schon mal für eure Antworten.
Gruß Maik

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Ing.-Büro Kirschbaum, ProE, Mechanica, Ansys, Inventor, AutoCad

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Dazu noch ein Spannungsbild. Feineres Elementenetzt durch Kurven, Punkte etc. lassen die Spannungen extrem mehr in die Höhe gehen. Multipass Analysen ebenfalls. Wenn auch nicht so extrem.

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Ing.-Büro Kirschbaum, ProE, Mechanica, Ansys, Inventor, AutoCad

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Hallo MaikS,
könnte es mit den Randbedingungen zusammenhängen ?
Der Spannungsverlauf sieht so aus, als ob der Zapfen mit Buchse sich im Gehäuse verkantet (Als ob sich das Gehäuse durchbiegt und der Zapfen dieser Bewegung nicht folgen kann).
Könntest Du mal darstellen, wie Du die Bauteile fixiert hast ?

Gruß KubaG

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Hallo KubaG
Danke für deine Antwort.
Es ist ja eine Baugruppe. Zapfen, Büchse und Gehäuse sind formschlüssig verbunden. Mechanica "verschmilzt" die Teile an den "Kontaktflächen". Also "verkanten" ist nicht möglich. Ich habe keine Kontakte definiert da mich die Kontaktdrücke erst mal nicht intressieren.
Nebenbei, das Gehäuse muss den Zapfen folgen. Da ich die Last ja im Zapfen einleite. Also Last wird durch Zapfen - Büchse in das Gehäuse "durchgeleitet".
Hoffe das hilft zum besseren Verständniss.
Gruß Maik.

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Ing.-Büro Kirschbaum, ProE, Mechanica, Ansys, Inventor, AutoCad

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Hallo Maik,

so wie es aussieht hast Du eine singuläre Stelle erzeugt. Singularität bedeutet, das bei mathematisch exakter Lösung des Problems die Spannung gegen unendlich geht. Praktisch bedeutet das, dass die berechneten Spannungen von der Feinheit der Elementierung (d.h. auch dem Polynomgrad) abhängig sind, da mit zunehmender Verfeinerung auch die Aproximation der exakten Lösung immer besser wird. Dies passiert z.b. wenn Du wie in deinem Fall, bei Solids über eine scharfe Kante im Modell verfügst. Besonders ausgeprägt ist die Singularität dabei, wenn Du Biegung über diese Kante hast.

Ich glaube auch, dass Du den Spannungszustand bei Deinem Problem mit der Verschmelzungsmethode, zumindstens in der Nähe der Passungen, nicht sauber ermitteln kannst, da es in Abhängigkeit von den Toleranzen mit Sicherheit zum Abheben und somit zu Lastumlagerungen kommt. Vielleicht solltes Du doch lieber den Kontakt modellieren. Die Singularität sollte dann auch verschwinden, wenn Du die Kontaktstelle mit einem Radius versiehst. Ansonsten sollte man sich bei singulären Stellen in Volumenmodellen überlegen, ob die Konstruktion in dieser Weise sinnvoll ist.

PS: Scharfe Kanten gibt es in der Fertigung nicht. Du hast mindestens einen Werkzeugradius, also ca 1mm.

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Dr. Christian Imiela
SMS-Demag
Strukturanalysen

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