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 - hier 640 MPa).
• 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, so kann man sich diese über den Eigenschaftsdialog der Legende berechnen lassen (danach Abbrechen!):
  
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