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Anschauung.jpg

Hallo zusammen!

Nach dem Studieren aller Forumsbeiträge zu Schraubverbindungen, muss ich leider doch einen neuen Eintrag erstellen.
Ich arbeite seit neustem mit WF4 und im integrierten Modus
Ich habe eine Schraubverbindung zu bearbeiten. Und hier stellt sich schon meine erste Frage: Um eine Schraube zu simulieren, ergeben sich für mich meiner Meinung nach 3 verschiedene Möglichkeiten:
1) ich arbeite mit dem Verbindungselement Schraube, was aber in meinem Fall nicht funktioniert, da meine Schrauben in dem „roten Teil“ festgeschraubt werden
2) ich arbeite mit dem Idealisierungselement Balken
3) oder aber ich erstelle mir ein Bauteil, das die Form und die Geometrie der Schraube vereinfacht (ohne Gewinde; konstanter Durchmesser des Zylinders) darstellt.
Da ich Punkt 1 ausschließe (falls ich falsch liegen sollte, bitte ich um eine Erklärung, wie das funktionieren soll, bzw. ob es mehr Sinn macht, mit dieser Mechanica-Funktion zu arbeiten), bleiben mir nun aber immer noch 2 Möglichkeiten. Und bei diesen beiden Möglichkeiten sehe ich nun keinen Vorteil einer Möglichkeit.
Wenn ich die Schraube mit Balken idealisiere, dann weise ich dem Balken einen Kreisquerschnitt zu. Arbeite ich mit einem “Schraubenbauteil“, dann habe ich auch diesen Querschnitt. Dass ein Unterschied in der Elementierung und somit auch im Rechenergebnis und –dauer liegt, ist mir bewusst. Was ist also die bessere Variante?

Zur weiteren Erklärung meines Problems (ein Bild zu Anschauung ist angehängt):
Ich möchte gerne das Vorspannen der Schrauben simulieren, da bei der Verschraubung sich das Material an der Schnittstelle (zwischen rotem und grauem Teil) zusammenstaucht. Vor der Verschraubung besteht ein anfänglicher Spalt zwischen Flansch (blauem Teil) und rotem Teil von ca. 2mm. Nach dem Festziehen der Schrauben, geht dieser Spalt gegen 0 und logischerweise gehen die Schrauben nun etwas tiefer in das rote Bauteil hinein. Bekannt ist mir das Anzugsmoment, mit welchem die Schrauben angezogen werden. Nun ein paar weiter Fragen:
- Kann ich die Vorspannung der Schrauben nur mit Hilfe einer globalen Temperaturlast erreichen?
- Wenn ich mit einer globalen Temperaturlast arbeiten muss, wie sieht das dann mit der Druckkraft des Schraubenkopfes aus? Diese müsste ich dann doch trotzdem noch zusätzlich aufbringen, oder?
- Muss ich dem „Schraubenende“ eine Bedingung zuweisen? Bis jetzt besteht ja im Grunde noch keine Verbindung zwischen Schraube und rotem Teil. Wenn ja, welche? Bisher habe ich z.B. mal einen Punkt in die Mitte des Schraubenendquerschnitts gesetzt, und diesen starr mit dem roten Teil verbunden. Aber eigentlich habe ich ja über das gesamte Gewinde eine Verbindung…
- Wie definiere ich den Spalt zwischen Flansch und rotem Teil? Wenn ich einen Kontakt zwischen den Teilen definiere, damit sie bei der Simulation nicht miteinander verschmelzen, dann kommt die Meldung: „nicht zusammenfallende Flächen konnten im nativen Modus nicht getrennt werden“. Und er behandelt hier nicht den Kontakt und verschmilzt die Teile wieder miteinander. Ich habe den Flansch auch schon einmal auf 0 mit dem roten Teil zusammengebaut. Aber eigentlich will ich ja genau den Effekt sehen, was passiert, wenn der Spalt erst da ist, und später nicht mehr wirklich.

Fragen über Fragen… ich hoffe, dass mir ein paar von euch weiterhelfen können.

Gruß,
Steffi

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Hi,

ich empfehle die herkömmliche Methode der Schraubenvorspannung:
Abkühlen der Schraube (Schaft) mittels einer Temperaturlast. Dabei schrumpft die Schraube nur in der Länge, nicht im Durchmesser (orthotropes Material). Unter dem Schraubenkopf wird die Kontaktkraft (es sind Kontaktanalysen) gemessen, damit kannst die die Vorspannkraft einstellen. Die gleiche Kraft wird beim Vorspannen in der Flanschverbindung übertragen (messen/kontrollieren). Anschließend erfolgt die Endanalyse mit der Betriebslast usw.

Ein solches Beispiel gibt es im Buch "Pro/MECHANICA verstehen lernen".

Gruß Paul

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Pro/MECHANICA® verstehen lernen

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Danke Paul
so hab ich es auch gemacht.
Aber welchen Vorteil würde es bringen, hier mit Balken zu arbeiten?
Gruß,
Steffi

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Hallo Steffi,

mit Balken zu arbeiten, hat m. E. zwei Vorteile:

- Balkenelemente rechnen sehr schnell, und
- man kann die Kräfte und Momente im Balken ablesen

Nachteil: Balkentheorie ist in MECHANICA linear, mit allen dazugehörigen Konsequenzen, z. B. geometrisch nichtlineare Analysen sind damit nicht möglich usw.

Gruß Paul

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Pro/MECHANICA® verstehen lernen

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Hallo Paul,
was hälst du denn davon, wenn man eine Verschiebung in Achsrichtung der Schraube zur einen Seite und eine Verschiebung der Auflagefläche des Schraubenkopfes zur anderen Seite vorgibt und dann mit Hilfe einer Kraftmessung an beiden Randbedingungen die "richtige" Verschiebungsgröße einstellt? Als Last dann eine Dummylast...
Gruß,
Steffi

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Hi,

wenn Du eine erzwungene Verschiebung vorgibst, sind keine Lastangaben erforderlich. Ansonsten ist es äußerst schwierig, damit zu arbeiten, rate ich ganz klar davon ab.

Gruß Paul

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Pro/MECHANICA® verstehen lernen

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