Software: FEM - Tutorial - FEM-Prozess - Materialgrenzen: Unterschied zwischen den Versionen
KKeine Bearbeitungszusammenfassung |
|||
| Zeile 25: | Zeile 25: | ||
* Die Zugkraft greift an der Stahl-Hälfte an. | * Die Zugkraft greift an der Stahl-Hälfte an. | ||
* Die Contour-Darstellung der Mises-Spannung ergibt die folgende Spannungsverteilung:<div align="center"> [[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_FEM-Prozess_-_Materialgrenzen_-_zugbelastung.gif| ]]</div> | * Die Contour-Darstellung der Mises-Spannung ergibt die folgende Spannungsverteilung:<div align="center"> [[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_FEM-Prozess_-_Materialgrenzen_-_zugbelastung.gif| ]]</div> | ||
[[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_FEM-Prozess_-_Materialgrenzen_-_zugbelastung-criteria.gif|right]] | |||
* Die Materialien sind durch unterschiedliche Materialfarben gekennzeichnet (Stahl=grau / Titan=weiß). | * Die Materialien sind durch unterschiedliche Materialfarben gekennzeichnet (Stahl=grau / Titan=weiß). | ||
* Die Grenzfläche hebt sich deutlich ab. Das relativiert sich jedoch, wenn man die Criteria-Werte einblendet | * Die Grenzfläche hebt sich deutlich ab. Das relativiert sich jedoch, wenn man die Criteria-Werte einblendet. | ||
* An der Grenzfläche weichen die Werte der Mises-Spannung nur um ca. 3% von der idealisierten Zugspannung ab. | |||
* | |||
=== Schub-Belastung der Grenzfläche === | === Schub-Belastung der Grenzfläche === | ||
Version vom 17. März 2009, 15:39 Uhr
Grenzflächen zwischen verschiedenen Materialien (repräsentiert durch unterschiedliche Properties) bereiten erfahrungsgemäß in Hinblick auf sinnvolle Berechnungsergebnisse mit die größten Probleme. Dies soll am Beispiel der Grenzfläche zwischen Bolzen und Platte erläutert werden.
Hinweis: Kontinuierliche Farbverläufe sehen zwar sehr hübsch aus, erschweren bzw. verhindern aber bei der Auswertung das Erkennen von Details in den Feldverläufen. Falls noch nicht geschehen, sollte man den Contour Type umschalten auf Level Colors (View Options <F6> ).
Die "Sprünge" im Spannungsverlauf resultieren aus den unterschiedlichen E-Modulen von Bolzen- und Plattenmaterial (ca. Faktor 2):
- Die Knoten der Grenzschicht gehören gleichzeitig zu Elementen mit unterschiedlichen Eigenschaften.
- Die Positionen (Verschiebungen) dieser Knoten werden als Ergebnisgrößen des Solvers immer "richtig" berechnet.
- Aber den Knoten der Grenzschichten lässt sich keine eindeutige Spannung zuordnen (Spannungssprung im Knoten!).
- Der MEANS-Solver übergibt für alle Elemente zugeordnet die richtigen Knotenwerte, so kann jeder Knoten auch mehrere Spannungswerte besitzen (je nachdem, zu wie vielen Elementen er gehört!).
Die Ursache für den Spannungssprung an Materialgrenzen wollen wir im Folgenden an zwei Extrem-Fällen näher betrachten:
Zug-Belastung der Grenzfläche
Wir verwenden ein 1 mm dickes Blech der Größe 10x20 mm². Dieses wird (wie unser Übungsbeispiel) in Längsrichtung mit einer Zugkraft von 1000 N belastet und ist auf einer Seite fest eingespannt.
In der Belastungsrichtung setzt sich das Blech aus zwei gleich großen Hälften zusammen (Stahl C35 und Ti6246):
- Die Hauptbelastung wirkt praktisch senkrecht zur Grenzfläche.
- Eingespannt ist das Ti6246-Material.
- Die Zugkraft greift an der Stahl-Hälfte an.
- Die Contour-Darstellung der Mises-Spannung ergibt die folgende Spannungsverteilung:
- Die Materialien sind durch unterschiedliche Materialfarben gekennzeichnet (Stahl=grau / Titan=weiß).
- Die Grenzfläche hebt sich deutlich ab. Das relativiert sich jedoch, wenn man die Criteria-Werte einblendet.
- An der Grenzfläche weichen die Werte der Mises-Spannung nur um ca. 3% von der idealisierten Zugspannung ab.
Schub-Belastung der Grenzfläche
===>>> Hier geht es bald weiter!!!
