Druckbeanspruchungen - Finite Elemente Modelle der Statik und Festigkeitslehre - page 230

sein. Die Spannkraft kann zu unerwünschten Markierungen in der Oberfläche füh-
ren.
Die Modelle nach Tafel 4/17 bzw. 4/18 lassen die praktische Deutung zu, dass auf
den Stahlzylinder durch eine Alu-Zylinderrolle gedrückt wird, wobei die Lasteinlei-
tung durch den Rollenbolzen erfolgt. Die Wirkung des Rollenbolzens wird bei die-
sen Modellen durch eine Flächenlast in der Bohrung simuliert. Die Generierung
eines 2D- und 3D-Modells ermöglicht eine vergleichende Betrachtung.

Zu Tafel 4/14: Die einfache Geometrie des Alu-Rundstabes und des Stahl-Flachsta-
bes erfordert nur geringen Aufwand bei der Modellbildung. Die Symmetrie um die
y-Achse lässt die Nutzung eines Halbschnittes zu. Da nur die Pressungsstelle unter-
sucht wird, reicht sogar der Viertelschnitt des Alu-Rundstabes aus und die Kraftein-
leitung kann an der Mittellinie erfolgen.
Beide Körper besitzen gleiche Dicke, so dass ein ebener Zustand mit 2D-Schei-
benelementen modelliert werden kann. Eine hohe Elementedichte an der Pressungs-
stelle ist wichtig für die Genauigkeit der FE-Berechnung. Um allerdings zu hohe
Elementezahlen zu vermeiden, wird am Alu-Rundstab ein Flächenstück generiert,
welches gut selektierbar und feiner als der übrige Teil des Viertelstabes vernetzt
wird. An der Kontaktstelle ist darauf zu achten, dass die Knoten der beiden Bauteile
gut gegenüber stehen.
Mit 1200 Elementen und 856 Knoten ist für die einfache Struktur ein ziemlich
großes Modell entstanden. Mit 20 Elementen an der Kontaktstelle L1/L9 liegt eine
hohe Dichte vor, die sich wegen der Zwangsbedingungen bei Rechteckelementen
auf die gegenüberliegenden Linien fortsetzt. Die Anzahl der Elemente an den Linien
L2 und L10 ist frei wählbar und könnte bei einer Optimierung variiert werden.
Die Besonderheiten bei der Berührung eines Zylinders mit einem Flachstab sind
in Abb. 4.25. dargestellt. Bei HERTZschem Kontakt liegt theoretisch eine Punkt-
bzw. im vorliegendem Beispiel eine Linienberührung vor und diese besagt, dass die
Verbindung der beiden Bauteile symbolisch über ein Kontaktelement erfolgt. Erst
mit zunehmender Abplattung kommen weitere Elemente in Eingriff.

Kontaktzone

ohne Kontakt

Kontaktbereich

Abb. 4.25. Kontaktbreite bei HERTZscher Pressung zwischen Zylinder und Ebene