Verbindungsmittel übernehmen eine zentrale Funktion für die Stabilität und Sicherheit technischer Konstruktionen. Eine verlässliche Bewertung hilft, mögliche Schwachstellen früh zu erkennen und Bauteile bedarfsgerecht auszulegen – ohne unnötige Reserven oder Risiken.
Exakte Schweißnahtberechnung
Viele Konstrukteure stehen bei der Konstruktion von Verbindungsmitteln vor der Herausforderung, die exakte Dimensionierung zu treffen. Ohne eine präzise Spannungsanalyse der Bauteile drohen teure Fehlentscheidungen:
- Fall A: Die gewählte Schweißnaht oder Schraubenauslegung hält den realen Belastungen nicht stand.
- Fall B: Der Auslastungsgrad ist extrem gering. Das Bauteil ist massiv überdimensioniert und kann wirtschaftlich optimiert werden.
Die Beurteilung von Schweißkonstruktionen ist komplex und die Schwachstellen sind üblicherweise die Nähte. Aufgrund des meist kleineren Querschnitts im Vergleich zu den verbundenen Bauteilen entstehen Spannungskonzentrationen, die zusammen mit der hohen Kerbwirkung – und den bei Kehlnähten belasteten Nahtwurzeln – im Nachweis sehr hohe Aufmerksamkeit erfordern.
Nachweis von Niet-, TOX- und Schraubenverbindungen
Vor allem im Leichtbau kommen statt Schweißnähten vermehrt Schrauben, Niet-Verbindungen oder durchsetzgefügte Verbindungen zum Einsatz. Im allgemeinen Maschinenbau werden diese Verbindungsmittel in entsprechende Risikoklassen eingeteilt, für die ein rechnerischer Nachweis vonnöten ist.
Bei dem Nachweis von Niet-Verbindungen kommt es beispielsweise auf die Details an: Nicht nur die Kräfte müssen anhand branchenspezifischer Normen bemessen werden, sondern auch die miteinander verbundenen Bauteile. Und hier kommt es nicht nur auf die in der FEM-Software berechneten Kräfte an, sondern auf die Interaktion dieser Kräfte auf die verbundenen Bauteile: Nach DIN EN 1993-1-8 (Eurocode 3) oder DIN EN 1999-1-1 (Eurocode 9) beispielsweise muss zusätzlich der Lochleibungs-Nachweis sowie der Nachweis gegen Ausknöpfen geführt werden. Bezüglich Effizienz und Sicherheit kommen manuelle Auswertungen hier sehr schnell an ihre Grenzen, da durch den Kraftbetrag allein keine genauen Rückschlüsse auf die gesamte Verbindung gezogen werden können. Verschiedene Blechstärken, Werkstoff-Kombinationen, Randabstände sowie Lastfallkombinationen erhöhen die Komplexität erheblich.
Unser Lösungsansatz
Unsere Analyse-Add-ons automatisieren die Bewertungsprozesse für die Gesamtstruktur. Lokale Geometriemerkmale, Werkstoffkennwerte und Überlagerungsvorschriften werden algorithmisch verarbeitet und der individuellen Norm-Auswertung zur Verfügung gestellt. Das Ergebnis ist eine strukturübergreifende, farbcodierte 3D-Visualisierung der lokalen Auslastungsgrade. Konstrukteure erkennen sofort das reale Versagensrisiko sowie lokale Werkstoffreserven zur gezielten Gewichts- und Kostenoptimierung.
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