Verbindungselemente werden verwendet, um zwei Komponenten in einer Baugruppe zu verbinden.

Das Creo Simulate Verbindungselementtool erzeugt eine Idealisierung eines Verbindungselements. Das Verbindungselement wird in erster Linie für die Darstellung der Lastübertragung über eine Struktur verwendet, im Gegensatz zu Haft-Schnittstellen oder starren Verbindungen, die Flächen verknüpfen. Für Creo Simulate Version 2.0 und höher werden standardmäßige Verbindungselemente mithilfe einer Timoshenko Balkenidealisierung modelliert, die eine 12x12-Steifigkeitsmatrix für bessere Genauigkeit verwendet. Diese Art der Modellierung berücksichtigt die Axialkräfte sowie die Schub-, Torsions- und Biegesteifigkeit im Verbindungselement. Es gibt eine Reihe von automatisch erzeugten Messgrößen, die die unterschiedlichen Messgrößen beschreiben, die während der Analyse für ein Verbindungselement berechnet werden.

Denken Sie bei der Modellierung von Verbindungselementen daran, dass kein Kontaktpunkt zwischen dem Verbindungselementschaft und der Bohrung vorhanden ist. Sie können Schrauben- oder Bolzenverbindungselemente modellieren. Verbindungselemente können für Volumen- oder Schalenmodelle modelliert werden. Beim Verwenden von Verbindungselementen muss ein Modell muss bestimmte Voraussetzungen erfüllen. Wenn ein Verbindungselement diese Voraussetzungen nicht erfüllt, kann das Verbindungselement u.U. nicht verwendet werden oder es werden Fehler- und Warnmeldungen beim Erzeugen von Verbindungselementen oder beim Ausführen einer Analyse angezeigt.

In diesem Dokument werden einige Konzepte für eine besseres Verständnis der Verwendung von Verbindungselementen in Creo Simulate erweitert.

Eine detaillierte Beschreibung der Funktionalität finden Sie unter "Siehe auch" am Ende dieses Dokuments.

In der folgenden Abbildung ist der Querschnitt eines Bolzenverbindungselements zwischen zwei Volumenkomponenten dargestellt:

Abb 1.

Sie müssen bestimmte Regeln beachten, wenn Sie die folgenden Messgrößen festlegen:

Die Standardschnittstelle in einem Modell ist eine freie Schnittstelle.

Die genaueste Methode für die Modellierung der Schnittstelle zwischen zwei verbundenen Teilen in einem Modell besteht darin, eine echte Kontaktschnittstelle zwischen den Teilen zu erzeugen. Wenn Sie ein Verbindungselement verwenden, um zwei Komponenten zu verbinden, dürfen sich die beiden Komponenten nicht gegenseitig durchdringen. Abstand fixieren (Fix Separation) ist eine schnelle und einfache Näherung der Schnittstelle zwischen den zwei Teilen. Wenn Sie das Kontrollkästchen Abstand fixieren (Fix Separation) aktivieren, werden die zwei Komponenten mit dem Mechanismus Abstand fixieren (Fix Separation) in Kontakt gehalten. Steife verteilte Federn vom Typ "Fläche-zu-Fläche" verhindern, dass sich die zwei Teile gegenseitig durchdringen. Als Faustregel für die Verwendung von Abstand fixieren (Fix Separation) und Kontakten gilt Folgendes:

Für Creo Simulate, Version 3.0 und höher, muss bei Verwendung von Abstand fixieren (Fix Separation) das Kontrollkästchen Steifigkeit berücksichtigen (Account for Stiffness) zusammen mit dem Vorspannungswert verwendet werden.

In früheren Versionen der Software mussten zwei Analysen ausgeführt und die Vorspannung auf Basis des Werts der Axialkraft im Verbindungselement in der ersten Analyse berechnet werden. Bei Creo Simulate 3.0 und höher berechnet die Software den skalierten Wert automatisch, sodass der Vorspannungswert, den Sie eingeben, der tatsächlichen Vorspannung für das Verbindungselement entspricht.

Wenn Sie das Kontrollkästchen Steifigkeit berücksichtigen (Account for Stiffness) aktivieren, berücksichtigt die Software die Verformung des Modells, wodurch der Wert der Zug- oder Axialkraft im Verbindungselement gesenkt wird. Die auf die Vorspannung anzuwendende Skalierung wird berechnet, indem eine erste Basisanalyse ohne externe Last ausgeführt wird. Eine zweite Analyse wird mit externen Lasten ausgeführt und verwendet den neuen angepassten Vorspannungswert aus der Basisanalyse. Hierzu ein Beispiel.

Wenn Sie Vorspannung einschließen (Include Preload) auswählen und Steifigkeit berücksichtigen (Account for Stiffness) nicht auswählen, müssen Sie die oben genannten Berechnungen manuell vornehmen.

In diesem Fall müssen Sie eine erste Analyse ohne externe Lasten ausführen. Verwenden Sie den Wert der Verbindungselement-Axialkraft in der folgenden Formel:

Fi=(Fn)2/Fp

Dabei gilt: Fi – erforderliche Vorspannungseingabe

Fn – Nennlasteingabe in der statischen Analyse

Fp – die in der statischen Analyse gemeldete Verbindungselement-Axialkraft (Zugkraft)

Legen Sie für eine Vorspannung von 500 (Fn) die Verbindungselement-Vorspannkraft (Preload Force) auf 500 in der ersten Analyse fest. Der Wert der Verbindungselement-Axialkraft (Fp) lautet in der ersten Analyse 261.6535.

Beim Ersetzen dieser Werte in der Gleichung müsste der Wert von Fi (erforderliche Vorspannungseingabe), der als Vorspannkraft (Preload Force) eingegeben wird, in etwa 956.5588 lauten. Wenn wir eine zweite Analyse ohne externe Kraft und mit einer Vorspannkraft von 960 ausführen, entsprechen die in der rpt-Datei gemeldeten Werte für Verbindungselement-Axialkraft in etwa 500, was der gewünschten Vorspannkraft entspricht.

Obwohl Sie kein Muster von Verbindungselementen erzeugen können, können Sie, wenn Sie mehrere Verbindungselemente in einem Modell erzeugen müssen, die Verbindungselemente mit den dazugehörigen Eigenschaften kopieren und einfügen.

So kopieren Sie ein Verbindungselement und fügen dieses ein:

Die folgende Matrix zeigt die unterschiedlichen unterstützten Funktionen und die dazugehörigen verfügbaren Benutzeroberflächenoptionen:

Wenn eine Kontaktschnittstelle manuell zwischen den miteinander verbundenen Komponenten definiert ist, werden die Optionen Abstand fixieren (Fix Separation) und Reibungslose Schnittstelle (Frictionless Interface) im Verbindungselement komplett ignoriert, und der Schub wird wie folgt bestimmt: