Grundlagen FEM mit Solidworks Berechnung Verstehen und anwenden

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5 Beispiele zur Kerbwirkung
Kerben in Bauteilen führen zu erhöhten Spannungswerten. Typische Kerben an Bauteilen sind
geometrische Übergänge, an denen Kräfte und Momente übertragen werden (z. B. Passfedernuten,
Bohrungen, Gewinde und Absätze). Die gefährlichsten Kerben sind kleine Risse im
Material, die durch Bearbeitungsfehler oder Korrosion entstehen. Materialfehler wie Lunker
und nichtmetallische Einschlüsse wirken als innere Kerben. Anhand einfacher Beispiele werden
die berechneten Spannungswerte (mit Kerbwirkungszahlen aus der Literatur) mit Spannungswerten
der FEM-Simulation verglichen.
5.1 Flachstahl mit symmetrischer Rundkerbe
Der Flachstahl (S235) mit symmetrischer Rundkerbe wird statisch auf Zug belastet. Die Zugkraft
beträgt F = 1 000 N und die Abmessungen sind der Zeichnung auf der nächsten Seite zu
entnehmen.
F = 1000 N
F = 1000 N
Es sollen die Nenn- und die Maximalspannung im gefährdeten Querschnitt berechnet werden.
Lösung:
Nennspannung:
σ = σ =
n
z
F
A
1 000 N N
=
= 16,7
5 mm⋅12 mm mm
t 5 t 5
Formzahl [5] α k = 3, 3 ( = = 0, 45 ; = = 5 )
a + t 6 + 5 ρ 1
2
Maximalspannung mit Kerbwirkung:
σ
N N
max = αk
⋅σ
z = 3 .3⋅16.7
= 55
2
2
mm mm
t
ρ
M. Brand, Grundlagen FEM mit SolidWorks 2010, DOI 10.1007/978-3-8348-9838-8_5,
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