Software: FEM - Tutorial - 2D-Mechanik - Beanspruchung

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Beanspruchung (Sicherheitsfaktor)

Der Sicherheitsfaktor (gegen Fließen) für verformbare Materialien wird definiert als das Verhältnis der Streckgrenze des Materials zur maximal auftretenden Belastung:

S_F=R_e/σ_max

Ein Sicherheitsfaktor kleiner 1 weist normalerweise auf einen Konstruktionsfehler hin, der mit ziemlicher Sicherheit zu einer Zerstörung des Teils führt:

• Bevor man den Sicherheitsfaktor als Farbkontur anzeigen lässt, muss man die zulässige Spannung festlegen:
  
• Die zulässigen Spannungswerte für das Bauteil sollten aus den Materialdaten übernommen werden:
  
• Standardmäßig ist in Spalte "Zulässige Spannung" bereits korrekt der Wert der Streckspannung (hier 410 MPa) aus den Materialdaten (hier Stahl-C35) eingetragen.
• Über die Schaltflächen Streckgrenze laden bzw. Bruchgrenze laden kann man diese Werte aus den Materialdaten laden (Bruchgrenze = Zugfestigkeit - der Wert von 640 MPa ist in dieser Übung nicht zu verwenden!).
• Man kann den Wert der zulässigen Spannung aber auch manuell direkt in der Tabellenspalte editieren.
• Damit die Ansicht des Sicherheitsfaktors aktivierbar ist, muss in der MFL auch die Darstellung der von Mises-Spannung aktiviert sein:
  
• Anstatt der automatisch ermittelten Extremwerte wurden für die Farbskala manuell Grenzwerte vorgegeben, welche eine 1-er Stufung des Sicherheitsfaktors ergeben.
• Die roten Bereiche des Teils besitzen einen Sicherheitsfaktor < 1 und werden mit Sicherheit zerstört.

Frage 1: Wie groß ist die maximal zulässige Zugkraft, damit der Sicherheitsfaktor 2 bei Fixierung des Lochrandes an keiner Stelle des Modells unterschritten wird? Das Modell ist mit dieser zulässigen Kraft zu konfigurieren!

• Da es sich um ein Modell mit linearem Materialverhalten handelt, kann man die zulässige Kraft durch eine einfache Proportionalitätsformel berechnen. Die berechnete Kraft ist für die abschließende Analyse-Rechnung in diesem Modell zu verwenden.
• Werden die benötigten Extremwerte nicht als Grenzen der Farbskala verwendet oder als Lastfallbeschreibung in der Ergebnisgrafik angezeigt, so kann man sich diese über den Eigenschaftsdialog der Legende berechnen lassen (danach Abbrechen!):
  
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