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Titel:

Einfluss der Diskretisierung auf die Verbindungssteifigkeit von Nietverbindungen in Finite-Element-Modellen und ein Vorschlag zu deren Verbesserung

Autor(en): C. Katzenschwanz, S. Giehler
Zusammenfassung: Bei der Modellierung von Nietverbindungen in Finite-Element-Modellen ist es Stand der Technik, die Fügeteile über je einen Knoten mittels BUSH-Elementen zu verbinden. Die Steifigkeiten der BUSH-Elemente werden nach dem Handbuch-Strukturberechnung bzw. der Huth-Formel definiert. Neben der Huth-Formel existieren weitere Modelle, welche z.T. stark abweichende Steifigkeiten vorhersagen. Wird diese Vorgehensweise auf die bislang meist verwendeten groben Modelle angewendet, ergeben sich Steifigkeiten im Bauteil, die analytisch berechneten Werten in etwa entsprechen. Es kann jedoch beobachtet werden, dass mit feiner werdender Diskretisierung die modellierte Steifigkeit der Verbindung nicht mehr konstant bleibt. Im Modell ist somit ein weiterer Einflussparameter zu erkennen, der keinem physikalischen Effekt entspricht. Der klassische Ansatz der Finiten- Element-Methode, dass mit zunehmend feinerer Diskretisierung die Ergebnisse besser vorhergesagt werden, ist nicht mehr gültig. In letzter Konsequenz wird der Kraftfluss im Bauteil in Folge einer verfeinerten Diskretisierung anders vorhergesagt; die Ergebnisse sind von der Diskretisierung abhängig. Durch die immer feiner werdenden FE-Modelle, die zunehmend nicht nur zur Ermittlung der Kraftflüsse verwendet werden, tritt ein veränderter Kraftfluss auf. Insbesondere in Modellen mit gemischter Diskretisierung ist mit deutlichen Veränderungen der Kraftflüsse infolge der geänderten Steifigkeiten zu rechnen. Um dieser Veränderung der Steifigkeiten entgegen zu treten, wird eine andere Modellierung vorgeschlagen, indem die nach dem Stand der Technik punktförmige Verbindung besser flächig erfolgen sollte (Lastverteilung mittels RBE3-Elementen). Es kann gezeigt werden, dass diese Modellierung wieder von dem Nietdurchmesser, also einer geometrischen Größe der Verbindung, abhängig ist. Der Einfluss der Diskretisierung geht deutlich zurück und mit verschieden feinen Modellen werden gleiche Kraftflüsse im Bauteil vorhergesagt.
Veranstaltung: Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2013, Stuttgart
Verlag, Ort: Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2013
Medientyp: Conference Paper
Sprache: deutsch
Format: 21,0 x 29,7 cm, 5 Seiten
URN: urn:nbn:de:101:1-2013112910691
Stichworte zum Inhalt: Finite-Element-Modellierung, Nietverbindung
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Veröffentlicht am: 29.11.2013