Die Analyse der Schraubverbindung erfolgt anhand mehrerer bewährter Analysetechniken. Durch Kombination dieser Techniken entsteht eine effiziente Möglichkeit zur Berechnung der Anfangsspannung, die für die Dimensionierung einer zusammengesetzten Verbindung erforderlich ist.
- Anhand der Berechnungen zur Lastverteilung wird die Schraube mit der größten Auflagerlast ermittelt (falls mehrere Schrauben vorhanden sind). Diese Schraube wird als kritische Schraube definiert.
- Das 2D-Spannungsfeld um die Position dieser kritischen Schraube wird mithilfe von Spannungsfunktionen ermittelt.
- Die Festigkeit der Schraubverbindung wird mithilfe der charakteristischen Länge und der Punktspannungsmethode sowie der Kennlinie prognostiziert.
- Das 2D-Spannungsfeld wird entlang der Kennlinie unter Verwendung des Yamada-Sun-Ausfallkriteriums und der prognostizierten Verbindungsausfalllast beurteilt.
Annahmen und Einschränkungen
Zur Vereinfachung des analytischen Verfahrens gilt eine Reihe von Annahmen:
- Bei der Schraube handelt es sich um einen reibungsfreien Stift.
- Zwischen Schraube und Bohrung besteht kein Abstand.
- Die Schraube ist ein steifer Körper und es wird keine Zuhaltekraft berücksichtigt.
- Die gesamte verteilte Kantenbelastung wird von der Schraube als konzentrierte, mittig auf die Schraube ausgeübte Kraft aufgenommen.
- Effekte über die Gesamtdicke werden nicht berücksichtigt.
- Die Analyse erfolgt auf Laminat-Ebene, wobei orthotrope Materialeigenschaften des Laminats verwendet werden.
- Es werden keine Lagenspannungen und keine Spannungen auf Konstituentenebene berücksichtigt.
- Das 2D-Spannungsfeld um die kritische Schraube wird unter der Annahme berechnet, dass die Laminat-Platten eine unendliche Breite aufweisen.
- Ein finiter Breitenkorrekturfaktor wird auf die prognostizierte Festigkeit der Verbindung angewendet, um die Auswirkungen der finiten Laminat-Breite nach Tan zu berücksichtigen.
Die Analyse wird beendet, wenn:
- e/d < 0.5
- w/d < 2 (Ergebnisse möglich, jedoch wahrscheinlich nicht zuverlässig)
- Die Tiefe der konischen Senkung ist tiefer als die Laminat-Dicke.
- In der Verbindung werden nur isotrope Platten verwendet.