Software: FEM - Tutorial - 2D-Bauteil - Spielpassung

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Spielpassung auf biegesteifem Bolzen

Es soll nun in Anlehnung an unsere Belastungsanalyse mittels Autodesk Fusion die Befestigung der Lasche mittels Spielpassung auf einem Bolzen simuliert werden:

• Neues Projekt "FEM1_Z88b_xx"
  Um die bisherigen Z88-Analysen der verschweißten Lasche nicht zu zerstören, müssen wir für die Spielpassung eine neue Projekt-Mappe anlegen!
• Geometrie-Import "Lasche_xx.stp"
  Die STEP-Datei der Lasche dient erneut als Grundlage für die Vernetzung.
• Vernetzung
  Wir nutzen diesmal Netgen für eine gleichmäßigere Vernetzung der Lasche mit Tetraedern (quadratisch) in zwei Schichten (Wert=0.5):
  

Randbedingungen

1. Fixierung der Stirnfäche

• Um eine Spielpassung im Loch nachzubilden, erfolgt ein Tausch von "Last" und "Einspannung" im Vergleich zum "Verschweißen".
• Die Fixierung der Stirnfläche sollte keine Probleme bereiten.

2. Kraftwirkung durch Bolzen auf Lochwand

• Es wird von einer Spielpassung mit sehr engem Luftspalt zwischen Bolzen und Lochwand ausgegangen. Infolge der aus der Belastung resultierenden Verformung des Loches presst sich auf der belasteten Hälfte die Lochwand an den Bolzen. Infolge der Haftreibung kann an den Kontaktstellen dann die Kraftübertragung zwischen Bolzen und Lochwand stattfinden.
• Für die Krafteinwirkung darf nur die halbe Lochwand als Knotenset definiert werden. Dies erfolgt mittels Knoten-Picking zwei Schritten:
  1. Normale Auswahl aller Knoten der Lochwand-Fläche.
  2. Entfernen aller nicht benötigten Knoten-Markierungen auf der unbelasteten Lochwand-Hälfte:
     • Auf der Fläche wurden auch die ausgeblendeten Mittenknoten mit markiert. Um diese ebenfalls abwählen zu können, muss von der Rand- auf die Vollansicht umgeschalten werden!
     • Wir wählen die X-Y-Ansicht und Zoomen auf das Loch.
     • Die Abwahl von markierten Knoten erfolgt mittels Cursor-Rechteckwahl bei gedrückter Umschalt-Taste ("Hoch-Taste") → Geduld bei älterem CPU-Grafikprozessor!
       
• Der verbleibenden Lochwand-Hälfte kann man dann normal die projizierte Flächenlast von 1000 N zuweisen:

Ergebnisse

Es ergibt sich qualitativ eine Verteilung der Mises-Spannung um das Loch, wie wir sie bereits mit dem Modell in Autodesk Fusion berechnet haben:

• Auch quantitativ stimmen die berechneten Werte der maximalen Belastung des Z88-Modells (689 MPa) mit denen der Fusion-Studie recht gut überein:

• Das gleiche gilt für die berechnete Verformung:

Frage:

• Welche Zugkraft verträgt unter diesen Bedingungen die Lasche, damit der Sicherheitsfaktor > 2 für das gesamte Bauteil gilt?

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