Statische Spannungsstudie
Statische Spannungsanalysen sind eine der gängigsten Arten von Finite-Element-Strukturanalysen. Die Komponente oder Baugruppe wird einer Reihe von Belastungsbedingungen ausgesetzt, und die resultierenden Spannungs-, Dehnungs- und Verformungsergebnisse werden analysiert, um die Wahrscheinlichkeit eines Konstruktionsfehlers zu bestimmen.
Bei linearen statischen Spannungsanalysen wird von Folgendem ausgegangen:
- Die Struktur kehrt wieder in die ursprüngliche Form zurück
- Es gibt keine Änderungen bei Lastrichtung oder -größe
- Die Materialeigenschaften ändern sich nicht
- Verformung und Dehnung sind klein
Annahmen für eine lineare statische Belastungsanalyse
Die folgenden Bedingungen müssen erfüllt sein, damit die statische Belastungsanalyse gültig ist:
- Die Belastung verursacht nur kleine Verformungen und Drehungen. Klein bedeutet, dass die folgenden einzelnen Bedingungen erfüllt sind:
- Die Verformung hat keine erheblichen Auswirkungen auf die Richtung oder Größe der Belastung bzw. den Oberflächenbereich der Flächen, auf die die Lasten angewendet werden.
- Die Verformung ändert nicht die Begrenzungsbedingungen (d. h. wo und auf welche Weise die Bauteile beschränkt werden).
- Die Materialien verhalten sich linear und bleiben im elastischen Bereich der Spannungs-Dehnungs-Kurve des Materials. Mit anderen Worten: Die Steifigkeit und die Stärke des Materials ändern sich nicht.
- Dynamische Effekte durch die Lastbedingungen sind nicht von Bedeutung. Bei der statischen Belastungsanalyse werden keine Trägheitseffekte berücksichtigt. Die Masse des Modells wird jedoch verwendet, um bestimmte statische Lasten, z. B. Schwerkraft und Drehkraft, zu bestimmen.
Anmerkung: Sie können die angewendeten statischen Lasten überhöht angeben, um transiente oder Trägheitseffekte zu berücksichtigen. Der Betrag, um den Sie die Last erhöhen, muss jedoch auf Annahmen basieren. Daher kann die Genauigkeit der Ergebnisse nur so gut sein wie die Annahmen, auf denen die Multiplikation der Last basiert. Damit eine Lösung tatsächlich auf Trägheitseffekten basiert, müssen Sie eine Ereignissimulationsanalyse durchführen.
Wichtig: Flächenkontakt zwischen Bauteilen, die frei verschiebbar sind oder sich voneinander entfernen können, ist ein nichtlinearer Effekt. Sie können diese Arten von Flächenkontakt dennoch in eine statische Spannungsanalyse einschließen. In solchen Fällen wird die Lösung wird iterativ. Der Solver führt mehrere Berechnungen aus, wobei jedes Mal unterschiedliche Kontaktergebnisse erzielt werden, bis sich das Modell in einem Zustand des Gleichgewichts befindet.
Beispiele für statische Belastungsanalysen
Die folgende Liste enthält einige Beispiele, bei denen sich eine statische Belastungsanalyse möglicherweise eignet (wenn die oben genannten Bedingungen erfüllt sind):
- Gebäudestrukturen
- Brücken
- Fahrzeugrahmen
- Maschinenteile
- Befestigungsteile
- Gehäuse
- Ventil- oder Pumpenkörper
- Hydraulische Zylinder
- Druckbehälter
Statische Spannungsanalyse von Ergebnissen aus generativem Design
Wenn Sie eine statische Spannungsanalyse für ein Ergebnis des generativen Designs ausführen, können Sie Ihre Studie für weitere Analysen nach Ansys Setup oder direkt in Ansys Mechanical oder Ansys Discovery exportieren.