Stiftverbindung - Interne Darstellung

SOLIDWORKS Simulation stellt intern ein Stiftverbindungsglied als Träger mit einer angegebenen axialen oder Rotationssteifigkeit dar. Jeder Endknoten des Trägers befindet sich am Schwerpunkt der verbundenen zylindrischen Fläche (oder Schalenkante).

Bei einem starren Verbindungstyp verbinden starre Balkenelemente die Balkenendknoten mit den zylindrischen Flächenknoten. Alle mit dem Stift verbundenen Flächen bleiben unter Belastung koaxial und behalten ihre ursprüngliche Form bei. Diese zylindrischen Flächen können sich als starre Körper relativ zueinander bewegen, in Abhängigkeit von den Axial- und Rotationssteifigkeitsmerkmalen des Stiftverbindungsglieds. Aufgrund der Einführung starrer Bereiche können Sie Spannungs-Hotspot-Bereiche in der Nähe des Stiftverbindungsglieds beobachten. Spannungs-Hotspots nehmen mit dem Abstand allmählich ab, bis sie bei einem Abstand zu den zylindrischen Flächen im Bereich von ca. einem Durchmesser verschwinden.

Nur bei linearen statischen Studien können Sie eine verteilte Kopplungsformel für Stiftverbindungsglieder auswählen. Mit der verteilten Kopplung wird die Bewegung der Knoten der verbundenen zylindrischen Flächen (Kopplungsknoten) auf die Verschiebung und Drehung des Trägerendknotens (Referenzknoten) im Mittelwertbereich beschränkt. Durch eine verteilte Verbindung können sich die Kopplungsknoten einer zylindrischen Fläche relativ zueinander bewegen. Der verteilte Verbindungstyp erzeugt realistischere Spannungs- und Verschiebungsfelder in der Nähe von Stiftverbindungsgliedern.

Die axiale Steifigkeit eines Stifts definiert die relative axiale Bewegung zwischen den zylindrischen Flächen (oder kreisförmigen Kanten), die mit einem Stift verbunden sind. Die Rotationssteifigkeit eines Stifts definiert die relative Rotationsbewegung zwischen den zylindrischen Flächen (oder kreisförmigen Kanten). Bei einem Stift, der mehr als zwei zylindrische Flächen oder Kanten verbindet, verteilt die Software die axiale und Rotationssteifigkeit basierend auf den geometrischen Eigenschaften jedes Stiftsegments (z. B. Querschnittfläche, polares Trägheitsmoment und Länge) neu. Ein Stiftsegment verbindet zwei aufeinander folgende zylindrische Flächen und hat zwei Endverbindungen. Jede Stiftverbindung befindet sich am Schwerpunkt der verbundenen zylindrischen Fläche oder Kante.

Für eine einzelne Stiftdefinition zur Verbindung von vier Zylindern einer aufklappbaren Platte berechnet der Solver beispielsweise, wie unten dargestellt, die Stiftkräfte an vier Stiftverbindungen und listet sie auf. Die Stiftverbindung befindet sich jeweils am Schwerpunkt jeder mit einem Stift verbundenen zylindrischen Fläche.

Pro Verbindung werden vier Kräfte in Bezug auf das lokale Koordinatensystem des Stifts aufgeführt. Ein Bild des Querschnitts eines Stifts mit den an einer Verbindung berechneten Kräften wird angezeigt.

• F_A = axiale Kraft über den Querschnitt des Stifts

  Eine positive Axialkraft zeigt an, dass das Stiftsegment unter Spannung steht; eine negative Axialkraft zeigt Kompression an. Die Software meldet die Lasten, die auf ein Stiftsegment einwirken, wenn der Stiftanschluss an den Stiftverbindungen belastet wird. Bei der Auflistung der Anschlusslasten an den Verbindungen wird kein Lastausgleich für das Stiftsegment berücksichtigt.

• F_V = Scherkraft über den Querschnitt des Stifts
• M_b = Biegemoment
• T = Drehmoment

Bei Stiftverbindungen, die aufeinanderfolgenden Stiftsegmenten gemein sind, z. B. Verbindung 2 in der obigen Abbildung, berechnet der Solver zwei Sätze von Verbindungskräften für die linke und rechte Seite der gemeinsamen Verbindung. Das Bild zeigt einen Querschnitt eines Stiftanschlusses mit zwei Stiftsegmenten (blaue Farbe), die an drei zylindrischen Flächen befestigt sind.

Der Radius einer Stiftverbindung R ist der Radius der zylindrischen Fläche oder Kante, die am Stift befestigt ist. Stiftsegmente einer Definition mit einem einzelnen Stiftanschluss können unterschiedliche Radien aufweisen.

Der Solver berechnet die Von-Mises-Spannungen für die linke und rechte Seite der gemeinsamen Verbindung. Die Software vergleicht die Von-Mises-Spannungen und listet die Stiftkräfte auf (von der linken oder der seitlichen Seite), die die höchste Von-Mises-Spannung erzeugen.

Die Von-Mises-Spannung für einen allgemeinen Fall der Ebenenspannung wird wie folgt angegeben:

, , ,

Für die „Pass/No Pass“-Sicherheitsprüfung eines Stiftverbindungsglieds wird das Stiftverbindungsglied mit den maximalen kombinierten Lasten auf der Grundlage des Von-Mises-Spannungskriterium ausgewählt, um den Sicherheitsfaktor des Stifts zu bewerten. Siehe auch SOLIDWORKS Simulation Hilfe: Stiftverbindungsglied – Sicherheitsprüfung