Analysetyp: Ermüdung

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Der Analysetyp Ermüdung dient zur Bestimmung des Normal- und Scherspannungsbereichs zwischen zwei Lastfällen. Die weitere Auswertung der Nennspannungen erfolgt unter Verwendung der Methoden zur Normbemessung.

Der Analysetyp Ermüdung liefert keinen endgültigen Widerstand oder keine Anzahl von Zyklen, die das Detail dauern kann. Es liefert lediglich Eingaben für weitere Berechnungen gemäß Normen.

Es müssen immer mindestens zwei Lastfälle eingestellt werden; der erste Lastfall ist der Bezug. Er wird z.B. als Eigengewicht der Struktur angenommen und kann Nulllasten enthalten. Die anderen Lastfälle simulieren Ermüdungswirkungen. Die von IDEA StatiCa bereitgestellten nominalen Normal- und Scherspannungen sind die Spannungsbereiche zwischen der Ermüdungswirkung, z.B. LE2 und dem Bezugslastfall.

Beispielsweise beträgt die Scherspannung an einer bestimmten Stelle im Bezugslastfall50 MPa und im LE2 180 MPa. Die gezeigte nominelle Scherspannung an dieser Stelle beträgt:

\[\tau = 180-50=130\, \textrm{MPa}\]

Beachten Sie, dass aufgrund von Ermüdungswirkungen keine Nachgiebigkeit der Platten auftreten sollte, da sonst die Spannungsbereiche verzerrt sind.

Die Spannungen sind verfügbar für:

  • Schrauben
  • Schweißnähte
  • Platten

Schrauben

Bei Schrauben werden die Spannungen einfach mittels Dividieren der Kraft durch die entsprechende Fläche bestimmt:

  • \(\sigma = F_t / A_s \)
  • \(\tau = V / A \)

Wo

  • \(F_t\) – Zugkraft in der Schraube
  • \(A_s\) – Zugspannungsquerschnitt der Schraube
  • \(V\) – Scherkraft in der Schraube; bei mehreren Scherbenen wird die höchste Scherkraft verwendet
  • \(A\) – Schraubenfläche, die der Scherung standhält; Zugspannungsbereich, wenn Gewinde von der Scherebene abgefangen werden und und sonst Bruttoquerschnittsfläche

Schweißnähte

Schweißnähte bestehen in der CBFEM aus dem Schweißnahtelement mit Mehrpunktkopplungen, die die Platten verbinden. Die Spannungsverteilung in der Schweißnaht wird durch die Kopplungen gestört, und daher werden die Spannungen aus einem Abschnitt entnommen, der das 1,5-fache der Schenkelgröße von der Schweißnaht entfernt liegt. Für die doppelseitige Kehlnaht werden drei Abschnitte erstellt. Zwei Abschnitte befinden sich in derselben Detailkategorie, und es wird nur der höher beanspruchte Abschnitt angezeigt. Angezeigt werden die maximale Normalspannung und die entsprechende Scherspannung an derselben Stelle sowie die maximale Scherspannung und die entsprechende Normalspannung an derselben Stelle.

Platten

Die Spannung in Platten kann durch Erstellen eines benutzerdefinierten Abschnitts mittels der Fertigungsoperation Arbeitsebene visualisiert werden. In der nachfolgenden Abbildung wurden zwei Arbeitsebenen erstellt, um die Spannungen um die Schraubenlöcher darzustellen. Die maximale Normalspannung und die entsprechende Scherspannung an derselben Stelle sowie die maximale Scherspannung und die entsprechende Normalspannung an derselben Stelle werden angezeigt.

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