Einführung - Finite Elemente Modelle der Statik und Festigkeitslehre - page 8

3. Welche physikalisch-technischen Vorgänge lassen sich unklar erfassen?
Die Kraftübertragung durch den Reibschluss des Riemens ist nur grob bekannt.
Theoretisch sind die Bedingungen eindeutig beschreibbar, aber praktisch durch
die Wirkung des elastomeren Riemens ungenau. Einige Unsicherheiten: Größe
des Reibwertes, Wert der Auflagefläche, Lastverteilung auf der Auflagefläche,
wirkliche Umschlingung.
4. Welche Schwierigkeitsstufe für das Modell sollte verwendet werden und werden
in der ersten Rechnung brauchbare Ergebnisse erzielt?
Die Riemenscheibe kann nicht als rotationssymmetrisches Modell generiert wer-
den, da die äußere Belastung durch den Riemen nicht rotationssymmetrisch vor-
liegt. Es muss ein 3-D-Modell gebildet werden. Auf den ersten Blick scheint
Symmetrie durch einen Halbschnitt der Riemenscheibe gegeben zu sein. Die
tangential wirkende Reibkraft (Umfangskraft) lässt sich damit nicht erfassen, so
dass ein 3-D-Vollmodell erstellt werden muss.
Die Vernetzung kann am Profilschnitt mit anschließender Rotation zum 3-D-Mo-
dell erfolgen (Abb. 1.5.). Die einfache rechtwinklige Rechteckvernetzung verein-
facht das reale Bauteil zu grob. Die Aussparung an der Riemenscheibe führt zu ei-
nem unrealen weichen Verhalten. Eine genauere Idealisierung über eine höhere Kon-
turentreue ist erforderlich, wobei die Darstellung in Abb. 1.5. für zuverlässigere Span-
nungswerte noch verfeinert werden müsste.
Ergebnis der Idealisierung:
Eine gute Konturentreue sollte eingehalten werden. Einzelkräfte auf dem Umfang
sind ausreichend. Der Stift kann entfallen. Die Spannungsüberlagerung aus der Press-
verbindung muss berücksichtigt werden. Eine klassische Berechnung mit der Ver-
einfachung einseitig eingespannter Balken sollte als überschlagsweise Vorrechnung
genutzt werden.
Aus dieser groben Analyse wird schon erkennbar, welche Anforderungen hin-
sichtlich konstruktiver und festigkeitsmäßiger Einschätzungen an den Anwender ge-
stellt werden. Wendet der Nutzer keine strukturellen Denkweisen an, besteht die
Gefahr, dass Mängel in der Modellbeschreibung unerkannt bleiben.
Abb. 1.5. Feste Riemenscheibe mit Rechteck-Scheibenelemen-
ten einfach und genauer idealisiert