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Simulation von Schraubenverbindungen nach VDI 2230

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​Geht es um den Festigkeitsnachweis von Schraubverbindungen, kommt in den meisten Fällen die VDI-Richtlinie 2230 zum Tragen. Sie sieht einen Berechnungsablauf vor, der die Montagesituation, die Beanspruchung unter statischen und dynamischen Lasten, die Flächenpressung und das Abscheren der Gewindegänge berücksichtigt.
Problematisch bei der Anwendung ist die Tatsache, dass die in den Ansätzen enthaltene Idealisierung der Verbindung für eine reale Schraubenverbindung so in der Regel nie zutrifft. Hier liegt der große Vorteil der FEM, mit der das Bauteil wesentlich wirklichkeitsnäher abgebildet werden kann und auch die Berechnung von Mehrschraubenverbindungen möglich ist. Für eine einheitliche Abbildung der Schrauben in der FEM bietet die VDI 2230 Blatt 2 vier Modellklassen. Darüber hinaus können in der Berechnung Kontakte und andere nichtlineare Effekte Berücksichtigung finden.

ZIELGRUPPE

​Das Seminar richtet sich an Entwickler, Konstrukteure und Berechner, die für die Festigkeit von Schraubverbindungen verantwortlich sind, für den Festigkeitsnachweis auf den weltweit anerkannten Standard VDI 2230 zurückgreifen und hierbei auch die Vorteile der Finite Element Methode nutzen wollen.

IHR NUTZEN

​Neben dem analytischen Vorgehen der Schraubenbewertung nach Blatt 1 werden die Vorteile der FE-Berechnung bzgl. der Modellierung, Auswertung und Nachweisführung behandelt. Wie diese Auswertung und Nachweisführung bis hin zum automatisch generierten Bericht effizient gelingt, zeigen wir Ihnen mit dem CADFEM Werkzeug Bolt Assessment inside ANSYS.

Agenda

Tag 1

Technologie und theoretische Hintergründe

M1: Die Schraube als lösbares Verbindungselement

  • Technische Anwendungsbereiche (Kraftübertragung)
  • Abgrenzung zum Stahlbau (Eurocode)
  • Konstruktionsprinzip und Eigenschaften einer Normschraube
  • Bewertung einer Schraube
  • Schadensfälle und deren Ursache

M2: Rechnerische Bewertung von Schraubenverbindungen

  • ​Hauptdimensionierungsformel
  • Einflüsse bei der Montage
  • Bestimmung der Nachgiebigkeiten von Schraube und Flansch
  • Spezielle Berechnungsgrößen der VDI 2230/1

M3: Bewertung einer Schraube nach VDI 2230/1 - Überblick

  • ​Anwendungsbereiche der Richtlinie
  • Betrachtung der Rechenschritte R0 bis R13
    • Vorauslegung der Schraube
    • Ableiten der Belastungen mittels Verspannungsdreieck
    • Ermittlung der Beanspruchungsfälle
    • Bestimmung der Sicherheitsfaktoren (Festigkeitsnachweise)

M4: Bewertung einer Schraube nach VDI 2230/1 - Detail

  • ​Betrachtung der Rechenschritte R0 bis R13
  • Bewertung bei Überschreiten der Streckgrenze
  • Beispiel: analytische Bewertung einer Schraubverbindung

Tag 2

FEM - Modellierung mit ANSYS Mechanical

M5: Workflow Schraubennachweis mit ANSYS Mechanical

  • ​Klick für Klick zur Lösung in ANSYS
  • Workshop: Zylinderdeckelverschraubung

M6: VDI 2230 Blatt 2

  • Ergänzung oder mehr? - Einordnung von Blatt 2 für die Schraubenbewertung
  • Schwerpunkt FEM - ein Vergleich der numerischen und analytischen Vorgehensweise

M7: Modellklassen nach VDI 2230/2

  • ​Vor- und Nachteile der Modellierungsarten
  • Umsetzung der Modellklassen I-IV in ANSYS Mechanical
  • Vergleich und Einfluss der Modellierung auf das Ergebnis

M8: Best Practice Kontakteinstellungen für Schraubenbewertung

  • ​Nichtlineare und lineare Kontaktdefinition
  • Einfluss Kontaktalgorithmen, - durchdringung, -steifigkeit
  • Checkliste Kontakteinstellungen

Tag 3

FEM - Auswertung mit ANSYS Mechanical

M9: Aufbringen von Vorspannung und Betriebslasten

  • ​Berücksichtigung von Setzen und Anziehverfahren
  • Die Schraube in ANSYS - Funktionsweise und Anwendungsbereich
  • Abbildung von großen Rotationen
  • Einfluss der Solvereinstellungen

M10: Auswertung der Berechnung I

  • ​Einfluss der Kontaktdurchdringung auf die Ergebnisgüte
  • Extraktion von Schraubenkräften und –momenten für den Nachweis
  • Beispiel: Schraubenbewertung mit Hilfe der FEM

M11: Auswertung der Berechnung II

  • Vergleich der Ergebnisse mit analytischer Lösung
  • direkte Bewertung von Spannungen
  • Modellklasse IV - Bewertung nach FKM

M12: Bolt Assesment inside ANSYS (BAIA)

  • ​​Schraubenbewertung auf Knopfdruck
  • Funktionsweise der Extension
  • Beispiel: Auswertung eines Getriebegehäuses mit BAIA

TEILNEHMERHINWEIS

​Jeder Teilnehmer dieses Seminars erhält auf Anfrage für 3 Monate eine Trainingslizenz zum Produkt Bolt Assesment inside ANSYS.

ERGÄNZENDE VERANSTALTUNGEN