Modelování přístupů pro smykové vazby pomocí MKP

Odborný článek

Pro podrobnější zkoumání smykových vazeb nebo jejich bezprostředního okolí hraje významnou roli nelineární kontakt. Tento článek používá solidní model pro vyhledávání srovnatelných a zjednodušených modelů povrchů.

Pro tuhá spojení čelní desky s převládajícím ohybovým namáháním lze předpokládat, že v oblasti šroubů není vytvořeno žádné (částečné eliptické) zkreslení otvoru. Proto jsou pro modelování díry často uzavřeny tuhými povrchy nebo pomocí paprskového kola (vyrobeného z tuhých tyčí). Šrouby se pak spojí jako nosníky, protože je nutná hlavně axiální tuhost.

U spojů ve smykových ložiscích je však rozdílný, ve kterém dochází k přenosu síly pomocí smykové síly šroubu a přítlačné síly pouze na část vyvrtávací stěny plechu. V následujícím textu je popsán modelovací přístup pro centricky namáhaný plech.

Obr. 01 - problém

V počátečním referenčním modelu byly jak plech, tak i šroub ukázány jako pevné. Pro nelineární kontakt mezi tělesem šroubu a povrchem vnitřního otvoru plechu byly definovány tenké objemy kontaktů se selháním v tahu.

Obr. 02 - objem modelu

Srovnávací model 1: Povrchový model s paprskovým kolem z tuhých tyčí

Ve své podélné ose je šroub reprezentován tyčovou tyčí a průměrem pomocí tuhých tyčí. Zde musí být generováno paprsek paprsků velmi jemný, aby téměř přesně zachytil změnu mezi tlakovým kontaktem a spárovým spojem. Tyče dostávají na stěně vrtání momentový spoj. Nelineární kontaktová vlastnost je realizována s nelineárním prutem "selhání ve vlaku". Alternativně může být lokální kloub spoje opatřen nelinearitou "pevnou, pokud je N negativní". Tak, aby tuhé tyče nesly co nejmenší zatížení přes boční sílu a systém přesto zůstává stabilní, použije se koeficient tření (jako u modelu s pevným modelem) 0,01.

Obr. 03 - Srovnávací model 1

Srovnávací model 2: Povrchový model s paprskovitým kolem trámů

Modelování jako srovnávací model 1, pouze s tím rozdílem, že paprskové kolo je provedeno s nosníky. Pro použití přibližně správných tuhostí se předpokládá, že rozměry průřezu tyče jsou plošná tloušťka a rozteč sloupků na vyvrtávací stěně.

Obr. 04 - Srovnávací model 2

Srovnávací model 3: Model povrchu s typem plochy "Membranzugzugfrei"

Místo paprskového kola je nyní vložena oblast. Protože existuje relativně masivní model, nová oblast je nastavena na dvojnásobek tloušťky plochy. Tuhost povrchu se volí tak, aby byla "bez membrán". Lze přenášet pouze tlakové síly a momenty. Když se vyskytnou tahové síly membrány, selžou odpovídající prvky FE.

Obr. 05 - Srovnávací model 3

Srovnávací model 4: Povrchový model s uvolněním linky

Také v tomto modelu je otvor uzavřen povrchem. Pro nelineární přenos výkonu je nyní použito uvolnění linky s nelinearitou "pevně stanovenou, pokud je negativní". Ostatní translační stupně volnosti jsou opět opatřeny nízkým třením.

Obr. 06 - Srovnávací model 4

Srovnání a závěr

Povrchové modely jsou vhodnější než objemový model vzhledem k jejich nižšímu modelovacímu úsilí a mnohem kratšímu výpočetnímu času.

Při porovnávání výsledků je nápadné, že v důsledku nadměrné tuhosti první srovnávací model poskytuje nejnižší deformace. Použití aproximace tuhosti napříč průřezy, stejně jako pomocí uvolnění čáry, poskytuje pouze mírně větší posuny než objemový model.

Model s charakteristikou „bez membrán“ poskytuje největší deformace, ale je nejrychlejší metodou z hlediska modelování. Tato vlastnost standardně používá pět úrovní zatížení, což prodlužuje dobu výpočtu.

Obr. 07 - Výsledky deformace

Pokud porovnáme srovnávací napětí čtyř modelů povrchů, pak jsou napětí kvazi shodná a srovnatelná s objemovým napětím.

Obr. 08 - Výsledky napětí

Klíčová slova

Spojení smykové vazby modelování

Literatura

Ke stažení

Odkazy

Kontakt

Kontakt

Máte dotazy nebo potřebujete poradit?
Kontaktujte prosím kdykoli naši bezplatnou technickou podporu e-mailem, na chatu nebo na fóru anebo se podívejte do sekce často kladených dotazů (FAQ).

+420 227 203 203

info@dlubal.cz

RFEM Hlavní program
RFEM 5.xx

Hlavní program

Program RFEM pro statické výpočty metodou konečných prvků umožňuje rychlé a snadné modelování konstrukcí, které se skládají z prutů, desek, stěn, skořepin a těles. Pro následná posouzení jsou k dispozici přídavné moduly, které zohledňují specifické vlastnosti materiálů a podmínky uvedené v normách.

Cena za první licenci
3 540,00 USD