Was sind die Best Practices für die Modellierung von Schraubverbindungen in FEA-Simulationen von Fahrzeugstrukturen?

1 Kontakt-Definition

Einer der ersten Schritte bei der Modellierung von Schraubverbindungen besteht darin, den Kontakt zwischen dem Schraubenkopf, der Mutter und den zu verbindenden Teilen zu definieren. Sie müssen den Kontakttyp, die Kontaktpaare, die Kontakteigenschaften und den Kontaktstatus angeben. Je nachdem, welche Software Sie verwenden, haben Sie möglicherweise unterschiedliche Optionen für Kontakttypen, z. B. Oberfläche-zu-Fläche, Knoten-zu-Oberfläche oder Knoten-zu-Knoten. Sie müssen auch die geeigneten Kontakteigenschaften wie Reibungskoeffizient, Kontaktsteifigkeit und Anpressdruck auswählen. Schließlich müssen Sie den anfänglichen Kontaktstatus festlegen, z. B. "geklebt", "gleitend" oder "offen", um den Anfangszustand der Verbindung widerzuspiegeln.

2 Preload-Anwendung

Ein weiterer wichtiger Schritt bei der Modellierung von Schraubenverbindungen ist das Aufbringen der Vorspannung auf die Schrauben. Die Vorspannung ist die Zugkraft, die beim Anziehen auf die Schraube ausgeübt wird. Die Vorspannung wirkt sich auf die Steifigkeit, Festigkeit und Ermüdungslebensdauer der Verbindung aus. Es gibt mehrere Methoden zum Anwenden der Vorspannung in FEM-Simulationen, z. B. Wegregelung, Kraftregelung, Temperaturbelastung oder Vorspannelemente. Jede Methode hat ihre Vor- und Nachteile, abhängig von der Komplexität, Genauigkeit und dem Rechenaufwand. Sie müssen die Methode auswählen, die zu Ihren Simulationszielen und -annahmen passt.

3 Verfeinerung des Netzes

Ein dritter Schritt bei der Modellierung von Schraubenverbindungen besteht darin, das Netz um die verschraubten Bereiche herum zu verfeinern. Die Netzverfeinerung ist erforderlich, um die Spannungskonzentration, den Anpressdruck und die Verformung der Schraube und der Teile zu erfassen. Die Netzverfeinerung erhöht jedoch auch die Anzahl der Elemente und Knoten, was sich auf die Rechenzeit und den Speicher auswirken kann. Daher müssen Sie die Netzqualität und die Netzgröße ausbalancieren. Sie können Netzkonvergenzstudien verwenden, um die optimale Netzgröße für Ihre Simulation zu bestimmen. Sie können auch adaptive Vernetzungstechniken verwenden, um das Netz basierend auf den Belastungs- oder Fehlerkriterien automatisch zu verfeinern.

4 Kriterien für das Scheitern

Ein letzter Schritt bei der Modellierung von Schraubenverbindungen besteht darin, die Versagenskriterien für die Schraube und die Teile zu definieren. Anhand von Versagenskriterien werden der Sicherheitsfaktor, die Beschädigung und der Bruch des Gelenks bewertet. Es gibt verschiedene Arten von Versagenskriterien, z. B. spannungsbasiert, dehnungsbasiert, energiebasiert oder schädigungsbasiert. Sie müssen die Versagenskriterien auswählen, die dem Materialverhalten, dem Belastungszustand und der Versagensart Ihrer Verbindung entsprechen. Außerdem müssen Sie die Fehlerparameter auf der Grundlage von experimentellen Daten oder Literaturwerten kalibrieren.

Die Modellierung von Schraubverbindungen in FEA-Simulationen von Fahrzeugstrukturen kann eine komplexe und herausfordernde Aufgabe sein. Wenn Sie jedoch diese Best Practices befolgen, können Sie die Genauigkeit und Effizienz Ihrer FEM-Ergebnisse verbessern. Sie können auch mehr Einblick in die Leistung und Zuverlässigkeit Ihrer Fahrzeugstrukturen erhalten.

5 Hier erfahren Sie, was Sie sonst noch beachten sollten

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