Schraubenberechnung mit Balken in Abaqus/CAE über SOLIDWORKS CAD-Interfaces.

Schrauben sind für viele Anwendungen in der Finite-Elemente-Analyse (FEM) als Verbindungsglieder entscheidend. Sie ermöglichen eine realistische Abbildung der mechanischen Interaktionen, da sie sowohl Kontaktverhältnisse als auch die Vorspannung berücksichtigen. Abaqus unterstützt schrittgesteuerte Analysen, wodurch die Integration der Vorspannung besonders effizient erfolgt. Auch für die Auswertung der Schraubenberechnung gibt es unterschiedliche Optionen.

Beispielkonstruktion: Flansch mit Schrauben.

Zur Veranschaulichung der Schraubenberechnung mit Balken verwenden wir einen in SOLIDWORKS konstruierten Flansch mit daran befestigten Schrauben. Für eine reibungslose Übergabe an Abaqus sind dabei folgende Punkte wichtig:

• Die Schraube wird als Volumengeometrie erstellt.
• Die Schraube muss in der Baugruppe gemustert vorhanden sein.

Vorteil des SOLIDWORKS CAD-Interface.

Ein wesentlicher Vorteil des SOLIDWORKS CAD-Interfaces ist die Übernahme des Schraubenmusters im Abaqus Assembly-Modul. Dadurch definieren Sie alle relevanten Eigenschaften für die Schraubenberechnung nur einmal, und sie stehen automatisch für alle Instanzen zur Verfügung.

Schritte zum Export und Import der Geometrie.

Um die Geometrie von SOLIDWORKS nach Abaqus zu übertragen, führen Sie diese Schritte aus:

• Geometrie in SOLIDWORKS exportieren: Der Export erfolgt über SAT-Dateien in Kombination mit einer EAF-Datei (Bild 3). Hierfür müssen Sie die Schnittstelle zu Abaqus/CAE aktivieren (Bild 2).

• Import der Baugruppe in Abaqus/CAE: Die EAF-Datei wird dann über den Import in Abaqus eingelesen, und die Parts werden automatisch angelegt (Bild 4). Dabei liegt der große Vorteil darin, dass die Baugruppenstruktur sowie die Muster übernommen werden. Damit stehen die vorhandenen Schrauben auch gemustert als Instanzen zur Verfügung.

Schritte zur Schraubenberechnung in Abaqus/CAE.

Nach dem Import der Geometrie folgen diese Schritte zur CAE-Schraubenberechnung:

• Vorbereitungen im Modul Part und Property: Der Volumenkörper wird für das Balkenmodell grundsätzlich nicht gebraucht, ist aber für die Erstellung der Wire-Geometrie hilfreich. Weisen Sie dem Wire ein Balkenprofil mit Material zu, um die Steifigkeit der Schraube vollständig zu definieren (Bild 5).

• Coupling für die Balkenverbindung: Im Anschluss erfolgt die Anbindung der Balken über ein einziges Constraint Coupling (Bild 6). Fassen Sie die Flächen der Schraubenköpfe und die Punkte der Balkenenden in Sets zusammen, um eine präzise Verbindung zu gewährleisten.

• Vorspannung auf Part-Level: Die Vorspannung der Schrauben wird danach durch das Last-Feature Bolt Load aufgebracht (Bild 7). Zuerst wählen Sie die betreffende Balkengeometrie aus. Mithilfe der Funktion Pretension section at part level übertragen wir die Vorspannung gleichmäßig auf alle gemusterten Balken.

• Berechnungsergebnisse: Für die Analyse und Auswertung der Simulationsergebnisse stehen Ihnen im Anschluss verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung, darunter:
  • Field Output: Schnittkräfte und Spannungen über Beam_Stress (Bild 8).
  • History Output (Schnittkräfte) und Export der Ergebnisse über eine Reportdatei (Bild 9).

Schraubenberechnung mit Balken. Jetzt starten.

Die Modellierung von Schrauben als Balken in Abaqus/CAE, insbesondere unter Nutzung des SOLIDWORKS CAD-Interfaces, stellt einen effektiven Workflow dar, um präzise Ergebnisse in der FEM-Analyse zu erzielen. Nutzen Sie die vereinfachte Handhabung und die direkte Geometrieintegration, um Ihre Analysen effizient durchzuführen. Die ganze Schritt-für-Schritt-Anleitung können Sie sich auch im folgenden Video anschauen.

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