Torsionsbeanspruchungen - Finite Elemente Modelle der Statik und Festigkeitslehre - page 472

Modell mit Adapter beträgt der maximale Wert s max = 0,125 mm. Die abweichenden
Randbedingungen erklären diesen Unterschied. Der Adapter leitet nicht nur das Tor-
sionsmoment auf andere Art ein, sondern versteift auch den Rechteckstab auf ca. 8
mm Länge - im Diagramm erkennbar am Knick im Kurvenverlauf.
• Modell Rechteckstab mit Gabellagerung
Die Gabellagerung eines Rechteckstabes (Abschn. 7.3.1; Abb. 7.14.) lässt sich
durch Umkehr des Adapterprinzips verwirklichen. Der Adapter fungierte als Über-
träger des Torsionsmomentes (Tafel 7/13). Am Rechteckstab wurde in der Einspan-
nung das Gegenmoment wirksam. Wird der Rechteckstab als Verursacher des Torsi-
onsmomentes definiert, muss zwangsläufig der Adapter jetzt benannt als Gabellage-
rung das Gegenmoment aufnehmen.
Die Umkehr erfordert eine weitestgehend neue Generierung des Modells. Es lässt
sich lediglich die vernetzte Struktur des Rechteckstabes vom Modell „Rechteckstab
mit Adapter“ übernehmen. Die Gabellagerung kann geometrisch einfach als Recht-
eck gestaltet werden. Die Einleitung des Torsionsmomentes in den Rechteckstab ist
zu bestimmen. Das Prinzip „Deckel“, verwirklicht durch 3-dimensionale Balkenele-
mente an den Eckpunkten der Stirnseite des Rechteckstabes, wird angewendet.
Balken als geometrische Körper sind im CAD-Modell nicht enthalten, deshalb
müssen Balkenelemente zum FE-Modell aus Volumenelementen hinzugefügt wer-
den. Der zentrale Knoten im Koordinatenursprung erhielt mit N970 eine noch nicht
genutzte Knotennummer. Die Knoten N1, N2, N8 und N11 sind Knoten von Volu-
menelementen des Rechteckstabes. Die Generierung der Verbindungen N1/N970,
N2/N970, N8/N970 und N11/N970 erfolgte nach Aufruf der definierten Balkenele-
mente.
Auch für die Gabellagerung wird das „Ziehen vernetzter Flächen“ angewendet.
Allerdings muss das Profil der Gabellagerung zuerst in die Flächen A12 bis A19
eingeteilt und mit der Generierung von Scheibenelementen vorbereitet werden.
Danach ist die Netzstruktur durch Ziehen entlang der Linie L45 zu den Volumen V3
bis V10 mit 3-dimensionalen Volumenelementen geeignet.
Es ist am Rechteckstab mit Gabellagerung wiederum das FE-Problem der Verbin-
dung zweier eigenständiger Bauteile zu lösen. Als FE-Technik steht auch hier das

y

y

E630 E627

V1 + V2

V1 + V2

x

x

N1

N970

V10 V9 E628 N8

z

z

A19

E629

A18
A17

K29

K23 N2

L45

A12

V3

N11

V8

A16 V4

V7

A13

V5

A14

A15 V6

Abb. 7.34. Zwischenschritte bei der Modellentwicklung des Rechteckstabes mit Gabellagerung