Sie können eine axiale Last oder eine Kombination aus Drehmoment und einem Reibungsfaktor anwenden, um die Vorspannungsbedingung eines Schraubenverbindungsglieds zu simulieren. Geben Sie die Werte unter Vorspannkraft im PropertyManager Schraubenverbindungsglied ein.
Bei statischen Studien führen Definitionen von Schraubenverbindungsgliedern zu zwei aufeinander folgenden Analysedurchgängen:
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Im ersten Analysedurchgang wendet das Programm den benutzerdefinierten Vorlastwert an, um die Schraubenverbindungsglieder einer Vorspannung auszusetzen. Alle anderen Lastarten werden unterdrückt. Nach der Analyse berechnet das Programm für jede Schraube die Zugkraft, die mit dem benutzerdefinierten Vorlastwert verglichen wird.
- Das Programm berechnet einen neu angepassten Vorlastwert anhand der Differenz zwischen der Zugkraft und dem benutzerdefinierten Vorlastwert.
- Das Programm führt die Analyse mit allen Lasten und der intern angepassten Vorlast für jedes Schraubenverbindungsglied aus.
Die erste Analyse sollte in der Regel alle Lasten einbeziehen, die vorhanden sind, bevor die Schrauben festgezogen werden. Zu diesen Lasten gehören in der Regel die Schwerkraft, jedoch auch alle Lasten, die den Spannungszustand der festgezogenen Schrauben darstellen (Kräfte, thermische Lasten, Federvorlasten usw.). Es ist derzeit nicht möglich auszuwählen, welche Lasten in die erste Analyse einbezogen werden sollen, bei der das Programm den neu angepassten Vorlastwert berechnet. In den meisten Fällen sollte diese Einschränkung keine wesentliche Auswirkung auf die Ergebnisgenauigkeit haben.
Wenn Sie symmetrische Schrauben verwenden, geben Sie den Gesamtvorlastwert und ½ oder 1/4 der Gesamtmasse der Schraube laut ausgewähltem Symmetrietyp ein. Wenn Sie Schraubenkräfte für symmetrische Schrauben nach dem Ausführen einer Studie auflisten, entsprechen die Ergebnisse 1/2 oder 1/4 der Gesamtkraft.
Nicht-lineare Analyse
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Schraubenvorspannung beibehalten ist deaktiviert
Die Länge der Schraube im Null-Spannungszustand L0 wird basierend auf der Länge der Schraube zu Beginn der Analyse Lst bestimmt. Dies entspricht dem nicht verformten Geometriestatus der Komponenten, die durch das Schraubenverbindungsglied angefügt wurden. Die Länge der Schraube bei Null-Spannung wird wie folgt berechnet:
L0 = Lst / (1+(P/A*E))
Im Verlauf der nicht-linearen Analyse passt sich die Länge der Schraube von Lstep bei jedem einzelnen Analyseschritt an die verformte Geometrie der angefügten Komponenten an, während diese aufgrund der angewendeten Lasten verformt werden. Die endgültige Spannung der Schraube am Ende der nicht-linearen Analyse unterscheidet sich von der benutzerdefinierten Vorlast-Spannung. Die Axiallast der Schraube bei jedem Analyseschritt wird folgendermaßen berechnet:
Pstep = A* E* (Lstep - L0) / L0
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Schraubenvorspannung beibehalten ist ausgewählt
Wenn diese Option ausgewählt ist, führt das Programm zunächst eine Analyse mit der benutzerdefinierten Vorlast P als Ausgangsbedingung ohne externe Lasten aus. Die Verformung der Teile, die durch die Schraube verbunden sind, wird berechnet und dient dazu, die Länge der Schraube im Null-Spannungszustand L0 zu bestimmen. Lf ist als die verformte Länge der Schraube nach Senkung der Verbindungsteile aufgrund der Vorspannung definiert. Die Länge der Schraube bei Null-Spannung wird wie folgt berechnet:
L0= Lf / (1+(P/A*E))
Für den zweiten Schritt der Analyse werden alle angewendeten Lasten einbezogen. Die Axiallast der Schraube bei jedem Analyseschritt wird folgendermaßen berechnet:
Pstep = A* E* (Lstep - L0) / L0
Während der Analyse gilt, wenn (a) Lstep <= L0, dann ist die Schraube locker, und wenn (b) Lstep > L0, dann steht die Schraube unter Spannung und hält die Teile zusammen.
Schreibweise:
- P: Benutzerdefinierte axiale Vorlast
- Pstep: Axiallast der Schraube im aktuellen Analyseschritt
- A: Schrauben-Schnittfläche
- E: Elastizitätsmodul des Schraubenmaterials
- L0: Ursprüngliche Länge der Schraube im Null-Spannungszustand (die Abweichung variiert in Abhängigkeit vom Status der Option „Schraubenvorspannung beibehalten“)
- Lst: Länge der Schraube zu Beginn der Analyse (entspricht dem nicht verformten Geometriezustand der durch das Schraubenverbindungsglied angefügten Komponenten)
- Lf: Verformte Länge der Schraube nach Senkung der Verbindungsteile aufgrund der Vorspannung („Schraubenvorspannung beibehalten“ ausgewählt)
- Lstep: Verformte Länge der Schraube im aktuellen Analyseschritt