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Finite-Elemente-Kontaktanalyse: Implementierung und Bewertung des Master-Slave- Eliminationsverfahrens am Beispiel eines Pressverbands: M05/18

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Lange, Christopher:
Finite-Elemente-Kontaktanalyse: Implementierung und Bewertung des Master-Slave- Eliminationsverfahrens am Beispiel eines Pressverbands: M05/18.
Bayreuth , 2018 . - 74 p.
(Master's, 2018 , Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl Konstruktionslehre/CAD)

Abstract in another language

Vorteilhaft an einer reibschlüssigen Drehmomentübertragung ist die hohe Gestaltfestigkeit, aufgrund einer geringen Kerbwirkung an Welle und Nabe. Pressverbände ermöglichen daher die Übertragung großer und schlagartig einsetzender oder wechselnder Kräfte und zeichnen sich durch eine wirtschaftlichere Fertigung und bessere Montierbarkeit im Vergleich zu anderen Verbindungsarten aus. Pressverbände sind aus diesem Grund ein häufig eingesetztes Konstruktionselement. Anwendungsbeispiele sind Zahnräder und Kupplungsnaben auf Wellen, Zahnkränze auf Radkörper, Gleitlagerbuchsen, Schrumpfringe und Wälzlagerringe.

Im Konstruktionsprozess von Pressverbänden haben rechnergestützte Simulationsmethoden, insbesondere die Finite-Elemente-Methode (FEM), einen hohen Stellenwert erhalten. Aufgrund eines zunehmenden Detaillierungsgrades der Netze und der Verwendung komplexerer Modelle, steigen die Berechnungszeiten erheblich. Maßgebliche Parameter für die Berechnungsdauer einer FEM-Simulation sind die Größe des zu lösenden Gleichungssystems und die Anzahl der Iterationen. Sinkt die Anzahl der zu lösenden Gleichungen bzw. der Iterationen, lässt sich die Berechnungszeit reduzieren. Unterliegt eine bestimmte Problemstellung gewissen Zwangsbedingungen, beispielsweise Kontakt von Bauteilen, kann sich die Anzahl der zu lösenden Gleichungen jedoch erhöhen. Unter Umständen werden diese in mehreren Iterationsschritten aufgelöst, was eine zusätzliche Verlängerung der Rechenzeiten bedingt.

Zur Formulierung von Zwangsbedingungen in einem System von Finiten Elementen wird häufig die Methode der (gestörten) Lagrangeschen Multiplikatoren oder die Penalty-Methode verwendet. Die Methode der Lagrangeschen Multiplikatoren erfüllt Zwangsbedingungen exakt, führt jedoch zu einer Vergrößerung des Gleichungssystems. Der Vorteil der Penalty-Methode liegt in der gleichbleibenden Größe des Gleichungssystems. Allerdings kann damit nur eine Näherungslösung erzielt werden. Die Vor- und Nachteile beider Verfahren müssen daher je nach Anwendungsfall abgewogen werden, um für die vorliegende Problemstellung bestmöglichen Resultate zu erzielen.

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Item Type: Master's, Magister, Diploma, or Admission thesis (Master's)
Keywords: Berechnung; FEA; Maschinenelement; Pressverband
Institutions of the University: Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Engineering Design and CAD
Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Engineering Design and CAD > Chair Engineering Design and CAD - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg
Faculties
Faculties > Faculty of Engineering Science
Result of work at the UBT: Yes
DDC Subjects: 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering
Date Deposited: 09 Aug 2018 08:04
Last Modified: 09 Aug 2018 08:04
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/45331