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Festigkeitsnachweis von Antriebswellen basierend auf der FKM-Richtlinie
Die CADFEM Extension „FKM inside Ansys“ ermöglich schnellen FKM Nachweis für beliebige konstruktive Szenarien und schafft einen zuverlässigen Workflow.

Erfolgreicher Nachweis mit einheitlichem Workflow

Branche: Elektrotechnik/ElektronikFachgebiet: Strukturmechanik

Schabmüller bietet kundenspezifische elektrische Antriebslösungen. Der Aufwand für den individuellen FKM-Nachweis ist mit der CADFEM Extension „FKM inside Ansys“ deutlich reduziert worden.

Zusammenfassung

Aufgabe

Aufgrund der Fokussierung auf besondere Anwendungen für mobile Applikationen treten bei der konstruktiven Entwicklung immer öfter Situationen auf, bei denen die übliche Vorgehensweise mit analytischen Nachweisen nur mit groben Näherungen erfolgen kann. Gesucht wurde deshalb eine effiziente Alternative für die Validierung des FKM-Nachweises bei Antriebswellen.

Lösung

Zur Lösung der Aufgabenstellung erfolgte eine statische strukturmechanische Analyse mit Ansys Mechanical. Basierend auf den resultierenden Spannungen erfolgte der statische und zyklische Festigkeitsnachweis mit der CADFEM Extension „FKM inside Ansys“.

Kundennutzen

Aufgrund der einfachen und schnellen Anwendung von „FKM inside Ansys“ für beliebige konstruktive Szenarien konnten bisher genutzte Simulationstools und FEM-Software vollständig ersetzt werden. Damit wurde ein einheitlicher, durchgängiger Workflow etabliert.

Projektdetails

Aufgabe

Der Festigkeitsnachweis für Wellen von elektrischen Antrieben basiert vielfach auf einem Auslegungsszenario mit bekannten Workflows, normativen Richtlinien und ist in vielen Entwicklungsabteilungen Tagesgeschäft. Ebenso verhält es sich bei der Firma Schabmüller, die für kundenspezifische Antriebslösungen in den Bereichen Material-Handling, LKW, Bus, Landwirtschaft und Baumaschine bekannt ist. Aufgrund der Fokussierung auf besondere Anwendungen für mobile Applikationen treten bei der konstruktiven Entwicklung immer öfter Situationen auf, bei denen die übliche Vorgehensweise mit analytischen Nachweisen nur mit groben Näherungen erfolgen kann. Ein Beispiel dafür ist der statische und zyklische Festigkeitsnachweis für eine Passfederverbindung. Die vorliegende Lastkombination ließ eine analytische Betrachtung nur mit großer nicht einschätzbarer Unsicherheit zu. Gesucht wurde deshalb eine alternative Bewertungsmöglichkeit für die Validierung, die bislang als manueller FKM-Nachweis mit großem Aufwand durchgeführt wurde.


Nutzen für den Kunden

Mit der angewandten Vorgehensweise beschleunigt sich der Entwicklungsprozess beim Kunden erheblich:

  • Zeitlich aufwändige manuelle Bewertungen können nun automatisiert auch für komplexe Szenarien in wenigen Minuten erfolgen.
  • Aufgrund der einfachen Anwendung von „FKM inside Ansys“ für beliebige konstruktive Szenarien konnten bisher genutzte Simulationstools und FEM-Software vollständig ersetzt werden. Damit wurde ein einheitlicher, durchgängiger Workflow etabliert.

Lösung

Zur Lösung der Aufgabenstellung erfolgte eine statische strukturmechanische Analyse mit Ansys Mechanical. Die vorliegende Baugruppensituation mit Passfeder als Verbindungselement zwischen Welle und zugehöriger Riemenscheibe wurde mit nichtlinearen Kontaktdefinitionen realitätsgetreu abgebildet. Basierend auf den resultierenden Spannungen erfolgte der statische und zyklische Festigkeitsnachweis mit der CADFEM Extension „FKM inside Ansys“.


Leiter Unternehmenskommunikation

Produkt-Anwendungen im Projekt