Verbindungselemente modellieren – Verbindung von Volumenkörpern

Um ein Verbindungselement zwischen Volumenkörpern zu erzeugen, wählen Sie im Dialogfenster Verbindungselement-Definition (Fastener Definition) die Option Verbindung von Volumenkörpern (Connecting Solids) aus. Verbindungselemente, die Volumenkörper miteinander verbinden, werden als einzelne Federn zwischen den beiden zu verbindenden Volumenkomponenten modelliert.

Um ein Bolzenverbindungselement zwischen den Komponenten 1 und 2 zu erzeugen, müssen Sie eine kreisförmige Kante der Bohrung auf der Oberseite der oberen Komponente und eine kreisförmige Kante der Bohrung auf der Unterseite der unteren Komponente auswählen. Das Bolzenverbindungselement wird als Feder modelliert, die die beiden Punkte At und Ab verbindet.

Um ein Schraubenverbindungselement zu erzeugen, wählen Sie eine kreisförmige Kante der Bohrung auf der Oberseite der oberen Komponente und eine kreisförmige Kante an der unteren Komponente aus. Das Verbindungselement wird als Feder zwischen dem Punkt At auf der oberen Komponente und dem Punkt Ab auf der unteren Komponente modelliert.

• Die Enden der Feder werden mit Hilfe von gewichteten Verbindungen mit den orange dargestellten Flächen verbunden. Der Außendurchmesser der oberen orangefarbenen Flächen entspricht dem Wert, der im Feld Kopf- und Mutterndurchmesser des Verbindungselements (Fastener Head and Nut Diameter) angegeben wurde. Der Innendurchmesser ist der Wellendurchmesser des Verbindungselements.

• Wenn die Steifigkeit des Verbindungselements mit Hilfe der Option Federsteifigkeitseigenschaft wird verwendet (Using spring stiffness property) definiert wird, wird die Steifigkeit unter Verwendung aller von Ihnen definierten Federsteifigkeitseigenschaften berechnet. Definieren Sie geeignete Werte, um die Steifigkeit des Verbindungselements ordnungsgemäß zu modellieren.

• Wenn die Steifigkeit des Verbindungselements mit Hilfe der Option Durchmesser und Material verwenden (Using diameter and material) definiert wird, wird die Steifigkeit des Verbindungselements auf die Steifigkeit eines zylindrischen Timoshenko Balkens mit dem angegebenen Material und Durchmesser eingestellt. Die Länge des Balkens ist der Abstand zwischen den beiden Punkten At und Ab.

Messgröße	Beschreibung
fastenerName_shear_force	Schubkraft für ein Verbindungselement.
fastenerName_shear_stress	Schubspannung in einem Verbindungselement. Sie wird nur berechnet, wenn Sie die Steifigkeit mit Hilfe der Option Durchmesser und Material verwenden (Using diameter and material) definieren.
fastenerName_axial_force	Axialkraft in einem Verbindungselement.
fastenerName_axial_stress	In einem Verbindungselement entstehende Axialspannung. Sie wird nur berechnet, wenn Sie die Steifigkeit mit Hilfe der Option Durchmesser und Material verwenden (Using diameter and material) definieren.
fastenerName_bending_moment	Biegemoment in einem Verbindungselement.
fastenerName_bending_stress	Biegespannung in einem Verbindungselement. Sie wird nur berechnet, wenn Sie die Steifigkeit mit Hilfe der Option Durchmesser und Material verwenden (Using diameter and material) definieren.
fastenerName_torsion_moment	Torsionsmoment in einem Verbindungselement. Es wird nur berechnet, wenn Sie das Kontrollkästchen Reibungslose Schnittstelle (Frictionless Interface) aktivieren. Das Verbindungselement überträgt das gesamte Torsionsmoment, da keine Reibung zwischen den beiden Komponenten vorhanden ist.
fastenerName_torsion_stress	Torsionsspannung in einem Verbindungselement. Sie wird nur berechnet, wenn Sie die Steifigkeit mit Hilfe der Option Durchmesser und Material verwenden (Using diameter and material) definieren und Reibungslose Schnittstelle (Frictionless Interface) auswählen. In diesem Fall überträgt das Verbindungselement die gesamte Torsionsspannung, da keine Reibung zwischen den beiden Komponenten vorhanden ist.

• Erzeugen Sie eine Kontaktschnittstelle zwischen den beiden in Kontakt befindlichen Flächen, d.h. zwischen der Unterseite der oberen Komponente und der Oberseite der unteren Komponente. In diesem Fall werden die Einstellungen für Abstand fixieren (Fix Separation) im Dialogfenster für das Verbindungselement ignoriert. Bei dieser Methode erhöht sich die Rechenzeit für eine Analyse.

• Aktivieren Sie das Kontrollkästchen Abstand fixieren (Fix Separation) im Dialogfenster Verbindungselement-Definition (Fastener Definition). Die Schnittstelle zwischen den beiden Kontaktflächen wird als steife verteilte Feder modelliert, die den Abstand zwischen den grünen ringförmigen Flächen in den beiden vorstehenden Abbildungen erzwingt. Der Außendurchmesser des grünen Bereichs ist der Wert von Prüfdurchmesser (Separation Test Diameter). Der Innendurchmesser ist der Wellendurchmesser des Verbindungselements.

Wenn Sie das Kontrollkästchen Abstand fixieren (Fix Separation) aktivieren, ist das Kontrollkästchen Reibungslose Schnittstelle (Frictionless Interface) verfügbar. Wenn Sie Reibungslose Schnittstelle (Frictionless Interface) aktivieren, ist die tangentiale Steifigkeit der verteilten Feder zwischen den Kontaktbereichen 0. Wenn Sie das Kontrollkästchen Reibungslose Schnittstelle (Frictionless Interface) deaktivieren, weist die tangentiale Steifigkeit der verteilten Feder zwischen den Kontaktschnittstellen einen sehr großen Wert auf.

Wenn Sie das Kontrollkästchen Abstand fixieren (Fix Separation) aktivieren, werden zusätzlich zu den Verbindungselement-Messgrößen zwischen den beiden Punkten At und Ab die resultierende Kompressionskraft und Schubkraft sowie das resultierende Biegemoment und Torsionsmoment für die verteilte Feder zwischen den Kontaktschnittstellen (grüne ringförmige Bereiche) berechnet.

Schubkraft und Torsionsmoment werden nur berechnet, wenn das Kontrollkästchen Reibungslose Schnittstelle (Frictionless Interface) nicht aktiviert ist.

Messgröße	Beschreibung
fastenerName_intf_norm_forc	Diese Messgröße verfolgt die gesamte Normalkraft zwischen den beiden verbundenen Komponenten in dem ringförmigen fixierten Abstandsbereichs, der in Grün in den Abbildungen 1 und 2 dargestellt ist. Dies ist die Messgröße von Ft—Fc. Dabei gilt: Ft – Zugkraft im ringförmigen Bereich Fc – Kompressionskraft im ringförmigen Bereich Ein negativer Wert dieser Messgröße gibt an, dass keine Nettokomprimierung vorhanden ist. Positive Werte bedeuten Nettozug und dass die Komponenten auseinander driften.
fastenerName_sep_stress	Spannung für die Kontaktschnittstelle Diese Messgröße ist das Verhältnis zwischen der Zugkraft an der Schnittstelle und dem Zugbereich an der Schnittstelle. Der Bereich hier ist der ringförmige Bereich, der in Abbildung 1 und 2 in Grün dargestellt ist. Für eine gültige Schnittstelle ist der Wert dieser Messgröße Null oder eine kleine positive Zahl.
fastenerName_intf_comp_forc	Druckkraft im Bereich der Kontaktschnittstelle des Verbindungselements.
fastenerName_intf_bend_momt	Biegemoment für die Kontaktschnittstelle des Verbindungselements.
fastenerName_intf_shr_forc	Auf die Kontaktschnittstelle des Verbindungselements wirkende Schubkraft. Sie wird nur berechnet, wenn das Kontrollkästchen Reibungslose Schnittstelle (Frictionless Interface) nicht aktiviert ist.
fastenerName_intf_tors_momt	Torsionsmoment für die Kontaktschnittstelle des Verbindungselements. Sie wird nur berechnet, wenn das Kontrollkästchen Reibungslose Schnittstelle (Frictionless Interface) nicht aktiviert ist.

Die statische Form aller Verbindungselement-Messgrößen wird für statische Analysen und dynamische Stoßanalysen berechnet. Für dynamische Analysen wird "d" als Suffix für den Namen der Messgröße angezeigt. Die dynamische Form dieser Messgrößen wird für stochastische Antwortanalysen sowie für dynamische Frequenz- und Zeitanalysen berechnet. Für stochastische Antwortanalysen und dynamische Stoßanalysen wird die Abstands-Spannungsmessgröße nicht berechnet.

Ein positiver Wert für die Abstands-Spannungsmessgröße gibt an, dass die verteilte Trennfeder die unerwünschte Folge hat, dass die beiden Kontaktflächen gezwungen werden, miteinander in Kontakt zu bleiben, obwohl sie sich normalerweise voneinander lösen sollten. Um dieses Problem zu beheben, deaktivieren Sie das Kontrollkästchen Abstand fixieren (Fix Separation), und erzeugen Sie eine Kontaktschnittstelle zwischen den beiden Teilen, die durch das Verbindungselement miteinander verbunden werden.