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Autor Thema:   Schubspannung die zweite. (300 mal gelesen)
lukla
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Bolzen.jpg


Bolzen.SLDPRT

 
Hallo zusammen,
ich will mit Solidworks die Schubspannung (und derern Verlauf über dem Querschnitt) einer einfachen Bolzenverbindung simulieren. Leider komme ich aber nicht auf das analytische Ergebnis von 18,3 N/mm2 (F=18kN, d=25mm). Klar ist, dass die Werte an und auf Grund der "idealen" Einspannung nicht nutzbar/sinnvoll sind. Die 18,3 N/mm2 stellen ja auch nur den Mittelwert über dem Querschnitt da. Der Maximalwert sollte ja bei ca. 24 N/mm2 liegen.
Wo habe ich einen Fehler gemacht? Wäre toll wenn ihr mir auf die Sprünge helfen könntet.
Gruß
Rainer

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N.Lesch
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erstellt am: 21. Aug. 2019 18:06    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für lukla 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo, wenn Du hier den Anhang hochlädst, würde ich jedesmal einen anderen Namen verwenden, dann sollte es keine Probleme geben. 

Welche Werte hat Dir SolidWorks Simulation denn ausgegeben ?
Kann Deine Version leider nicht lesen. Aber schon auf dem Bild ist zu erkennen, daß da 2 Symmetrieebenen enthalten sind. Also kannst Du die Aufgabe Vierteln und dann macht Simulation das auch.  ( Da komme ich mir vor wie ein Prediger )
Dann die globalen Kontakte alle rauslöschen und die Kontakte alle einzeln eingeben.
Falls es dann immer noch Probleme gibt, Die Reste der Zylinderflächen im Part mit Trennlinie
nochmal aufteilen und nur die druckflächen als Kontakte auswählen.
Auch das erzählte ich schon x-mal.

------------------
Klaus

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lukla
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Bild1.JPG


Bild2.JPG

 
Hallo Klaus,
herzlichen Dank zunächst für deine Antwort.
Ich habe mich in meinem Beitrag wahrscheinlich unklar ausgedrückt. Für die Simulation habe ich lediglich den Bolzen modelliert und nicht die gesamte Baugruppe. Natürlich könnte ich den Bolzen auch noch symmetrisch "behandeln", jedoch war mir dies auf Grund der geringen Rechenzeit nicht wirklich wichtig. Am Ergebnis sollte/wird sich dabei ja auch nichts ändern.
Wie in dem angehängten Bild zu erkennen (hoffentlich klappt es diesmal) habe ich den Bolzen mit Trennlinien versehen und die beiden äußeren Flächen fixiert. Auf die mittlere Fläche habe ich die Kraft von 18kN angesetzt (nicht als Lagerbelastung). Zusätzlich habe ich eine Ebene mit Punkten/Sensoren eingefügt, welche mir den Spannungsverlauf über dem Querschnitt darstellen sollen. Bild2 zeigt die Schnittebene zwischen Lager und Kraft. Hier bekomme ich Werte von ca. 11N/mm2. Die Spannung steigt nach außen hin an, was ja auch nicht sein kann. Vielleicht liegt dass aber an der "idealen" Einspannung bzw. der Trennlinie. Alles irgendwie komisch.
Gruß
Rainer

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N.Lesch
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Einfach einspannen ist unrealistisch. Da setzt Du die Verschiebungen auf dem ganzen Umfang mathematisch auf Null. Also 360° umlaufend.
Realistisch ist da höchstens auf 180° eine Druckbelastung , und um die geht es.
Das Gleiche mit der Kraft. 
An der Trennlinie zwischen den Flächen ergeben sich dann durch den extrmen
Gradienten fürchterliche Spannungsspitzen, die von außen nach innen abfallen.
Da kannst Du auch gleich zu Fuß rechnen.
Praktisch geben die Auflageflächen, vor allem die Kanten,  der Bohrungen ja auch nach. 
Die Lösung mit der auf eine Fläche verteilte Kraft ist schon richtig. Ich würde aber nur 120° umlaufend eingeben. 
Auch eine Eiinspannung ( Fixierug ) in alle Richtungen ist mathematisch notwendig. Das erledigt sich mit Symmetrie .
Ich stell mal ein Beispeil rein.

------------------
Klaus

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N.Lesch
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SWX_Bolzen.SLDPRT.txt


SWX_Bolzen_Schub.PNG


SWX_Bolzen_Schub_2.PNG

 
Hallo,  im Anhang 2 Bildr und ein Beispiel.

Ärgerlich ist, daß die höchste Spannung nicht da ist wo sie hin soll,
deswegen ist der Bolzen außen schon verlängert.
Aber das kannst Du noch optiimieren.

------------------
Klaus

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lukla
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Hallo Klaus,
ich werde mal versuchen deine Ratschläge umzusetzen. Ein Beispiel wäre natürlich toll!
Vielen Dank im Voraus!

LG

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lukla
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BG.zip

 
Hallo Klaus,
habe nicht gesehen dass du das Beispiel schon reingestellt hast. Werde mir die Sachen wie gesagt mal anschauen und dann berichten.
LG

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lukla
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Bild3.JPG


Bild4.JPG

 
Hallo,
habe nochmal ein wenig experimentiert und die3 Ratschläge von Klaus befolgt (zumindest teilweise). Die Ergebnisse/Darstellung wurde aber dadurch nicht wesentlich besser. Dann habe ich spaßeshalber mal die beiden Stirnseiten des Bolzen fixiert (Bild4). Die Werte und der Verlauf der Schubspannung ist nun schon wesentlich realistischer (Bild3). Trotz allem zeigt sich auch hier der Einfluss der Kraft auf die Trennlinie und das Netz. Ganz zufrieden bin ich damit noch nicht.
Auf der folgenden Seite bin ich auf die gleiche Berechnung gestoßen, allerdings mit deutlich besserer Darstellung.

http://www.value-design-consulting.co.uk/cantilever-beam-worked-example.html

Natürlich weiß man nicht wie das Bild entstanden ist, aber einen triftigen Grund an dessen "Echtheit" zu zweifeln sehe ich nun auch zunächst mal nicht.
Würde man ggf. bessere Ergebnisse erzielen wenn man dieses Problem als Baugruppe löst?

Gruß
Rainer

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N.Lesch
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Hallo, warum willst Du die Schubspannung nur in einer Ebene wissen ?
Entscheidend ist doch Sigma V oder die größte Normalspannung .

Natürlich kannst Du das als Baugruppe rechnen.  Aber so als ganzes wird das Simulation nicht packen.
Oder Du bekommst ein Problem mit Starrkörper Bewegung.  In Richtungen ohne Belastung ode Einspannung mußt Du
die Teile fixieren.

------------------
Klaus

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lukla
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Hallo Klaus,

hat etwas gedauert, sorry.
Natürlich ist i.d.R. die Vergleichsspannung ausschlaggebend. Aber diese beinhaltet ja nun mal auch (in unterschiedlichem Maße) die Schubspannungen. Wenn die Simulation/Berechnung der Schubspannung aber nun von der analytischen Berechnung abweicht, ist die Vergleichsspannung auch unterschiedlich.
Häufig ist der Anteil der Schubspannung bei der Vergleichsspannung (GEH) gar nicht so groß/relevant, trotzdem würde ich aber gerne auf das "richtige", analytische Ergebnis bei der Simulation kommen.

LG
Rainer

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N.Lesch
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erstellt am: 30. Aug. 2019 20:53    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für lukla 10 Unities + Antwort hilfreich

Die theoretische Schubspannung kannst Du bei einem dünnen Blech erreichen oder bei einem Alubolzen in einer Stahlbohrung.
Aber bei diesem Beispiel ist die Bohrung genau so elastisch wie der Bolzen.
Auch bei hartem Stahl ändert sich der E-Modul kaum. 
Die Spannung verteilt sich wg. der Elastizität eben räumlich, das zeigen die Ergebnisse der FEM alles an.

------------------
Klaus

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