Lagerbelastungen können nur auf zylindrische Flächen angewendet werden. Die Fläche muss nicht unbedingt eine vollständiger 360°-Zylinder sein, sondern kann ein beliebiger Teil eines Zylinders sein. Darüber hinaus kann die Fläche Bestandteil eines CAD-basierten Modells oder eines manuell erstellten, strukturierten Netzes sein. Eine Lagerbelastung stellt die typische Drucklastverteilung dar, wie sie auf den Kontaktflächen zwischen Wellen und Lagern oder Buchsen auftritt.
Eigenschaften von Lagerbelastungen:
- Lagerbelastungen können eine Radiallast, eine Axiallast (axiale Richtung) oder beides sein.
- Lagerbelastungen werden in Knotenkräfte konvertiert. Die Auswirkungen dieser Konvertierung werden in der Ergebnisumgebung angezeigt. Kräfte an Kante und Eckknoten sind deutlich geringer als Kräfte auf nahe gelegenen Knoten, die sich innerhalb der Fläche befinden. Dies ist das normale Verhalten, da angenommen wird, dass Kanten- und Ecklasten eine geringere Elementfläche aufweisen als innere Knoten.
- Axiale Lasten werden entlang allen Knoten der ausgewählten zylindrischen Fläche verteilt, wie unten dargestellt.
- Radiallasten werden in einer parabolischen Verteilung angewendet und sind stets auf eine maximale zylindrische Belastungszone von +/-90° von der radialen Vektorrichtung beschränkt. In den nachfolgenden Abbildungen wird erläutert, wie sich Radiallasten in verschiedenen Situationen verteilen:
(a) Radiallast auf einer vollständigen 360°-Zylinderfläche. (b) Radiallast auf einem Halbzylinder mit einer Kante, die vom radialen Richtungsvektor geschnitten wird. Die Kanten befinden sich bei diesem Beispiel an 6:00 und 12:00. (c) Radiallast auf einem Zylinder <180°, wobei der radiale Richtungsvektor durch die Mitte der Fläche verläuft. (180°-Belastungszone) (90°-Belastungszone) (auf die gesamte Fläche angewendete Last) Wichtig: Unabhängig von der Anzahl der Teilflächen in einer einzelnen Lagerbelastung gibt die im Dialogfeld angegebene Größe die gesamte Belastungsgröße an. Dieses Verhalten unterscheidet sich von anderen Lasten in Autodesk Simulation, bei denen die angegebene Größe auf jedes ausgewählte Element angewendet wird. Wenn ein Zylinder beispielsweise in vier 90°-Flächen unterteilt ist und eine Lagerbelastung von 1000 Pfund definiert wird, wenn alle vier Flächen ausgewählt sind, beträgt die Gesamtbelastung 1000 Pfund. Umgekehrt gilt, dass bei Anwendung einer Flächenkraft von 1000 Pfund die Gesamtlast 4000 Pfund beträgt (1000 lb./Fläche x 4 Flächen). - Die Achsenausrichtung der zylindrischen Fläche wird automatisch berechnet. Die Richtung des Schubvektors kann nicht manuell angegeben werden, da sie immer in axialer Richtung liegt. Sie kann jedoch durch Klicken auf die Schaltfläche Vektorrichtung umschalten umgekehrt werden.
- Zum Angeben der Richtung der Radiallast gibt es drei Möglichkeiten:
- Mit den Optionsfeldern X, Y oder Z können Sie eine globale Richtung festlegen.
- Sie können benutzerdefinierte Vektorkomponenten in die Felder X, Y und Z eingeben.
- Klicken Sie auf die Schaltfläche Radialvektorauswahl, und klicken Sie anschließend auf zwei Punkte im Modell, um die Richtung grafisch anzugeben.
Wenn der angegebene Vektor relativ zur reinen radialen Richtung der Fläche verzerrt ist, wird er automatisch an die reine radiale Richtung angepasst.
- Lagerbelastungen können gegen eine interne Fläche (z. B. die Innenseite einer Lagerbohrung) oder gegen eine äußere Fläche (z. B. die Wellenverlängerung, an der sich ein Lager befinden soll) wirken. Bei Volumenkörpern wird automatisch ermittelt, welche Lasten intern oder extern sind, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:
Beachten Sie, dass die Richtung des Vektors für beide Bauteile identisch ist. Durch die ausgewählte Fläche wird bestimmt, ob die Last intern oder extern ist. Bei diesem Beispiel werden beide Lasten in +Y-Richtung angewendet. Die rechte Last wird auf die innere Fläche der Buchse angewendet. Die rechte Last wird auf die äußere Fläche angewendet.
- Bei planaren Elementen (Platten/Schalen) müssen Sie angeben, ob die Last auf die innere oder äußere Fläche angewendet werden soll. Das Programm kann die vorgesehen Last nicht allein aus dem Vektor ableiten. Wenn Sie eine Lagerbelastung auf ein planares Element anwenden, enthält das Dialogfeld ein zusätzliches Eingabefeld (Last angewandt auf), das für andere Elementtypen nicht angezeigt wird. Betrachten Sie die folgenden Beispiele für Platte/Schale:
Die Vektorrichtung ist für beide Bauteile wiederum identisch (+Y). Die linke Last tritt auf, wenn die Option Innenfläche ausgewählt ist. Die rechte Last tritt auf, wenn die Option Außenseite ausgewählt ist.
Anmerkung: Die Angabe der inneren oder äußeren Fläche im Dialogfeld Lagerbelastungsobjekt ist unabhängig von der Element-Knotennormale, die zum Ausrichten von planaren Elementen für andere Lasttypen verwendet wird.
So wenden Sie eine Lagerbelastung an:
- Wenn Sie Flächen ausgewählt haben, können Sie mit der rechten Maustaste in die Anzeige klicken und das Listenfeld Hinzufügen wählen. Wählen Sie den Befehl Flächen-Lagerbelastung. Sie können auch über die Multifunktionsleiste (
Setup 
Lasten Lager) auf diesen Befehl zugreifen. Sie können diesen Befehl in der Multifunktionsleiste entweder vor oder nach dem Auswählen der Fläche aufrufen. - Geben Sie im Feld Lastfall/Lastkurve die Lastfallnummer (statische Analyse) oder die Lastkurvennummer (transiente Spannungs- oder nichtlineare Analyse) an, durch die die Lagerbelastung im Zeitverlauf gesteuert wird.
- Geben Sie in den Feldern Größe die Schubkraft und/oder Radialkraft an.
- Klicken Sie auf die Schaltfläche Vektorrichtung umschalten, wenn Sie die Richtung der Schubkraft umkehren möchten.
- Wählen Sie eines der globalen Optionsfelder X, Y oder Z aus, um die Richtung der Radiallast anzugeben, oder ...
- Aktivieren Sie das Optionsfeld Benutzerdefiniert, und geben Sie die x-, y- und z-Vektorkomponenten in den Eingabefeldern X, Y und Z ein, oder ...
- Klicken Sie auf die Schaltfläche Radialvektorauswahl, und klicken Sie anschließend auf zwei Punkte im Modell, um die Richtung der Radiallast anzugeben.
Unabhängig davon, ob der Vektor manuell oder grafisch angegeben wurde, wird er bei Bedarf automatisch so angepasst, dass er mit der reinen radialen Richtung der ausgewählten zylindrischen Fläche übereinstimmt.
- Bei planaren Elementen (z. B. Platten oder Schalen) geben Sie an, ob die Last auf die Innenfläche oder Außenseite angewendet werden soll, indem Sie die Menüschaltfläche Last angewandt auf verwenden.
- Sie können optional auch eine Beschreibung der Last im entsprechenden Feld angeben.
- Klicken Sie auf OK, um die Last anzuwenden, oder auf Abbrechen, um den Befehl abzubrechen.