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

Titelangaben

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

Abstract

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.

Weitere Angaben

Publikationsform: Master-, Magister-, Diplom- oder Zulassungsarbeit (Masterarbeit)
Keywords: Berechnung; FEA; Maschinenelement; Pressverband
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Konstruktionslehre/CAD
Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Konstruktionslehre/CAD > Lehrstuhl Konstruktionslehre/CAD - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg
Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Eingestellt am: 09 Aug 2018 08:04
Letzte Änderung: 09 Aug 2018 08:04
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/45331