Verfügbarkeit: FEM zur Berechnung von Kunststoff- und Elastomerbauteilen

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Bibliographische Detailangaben
Titel:	FEM zur Berechnung von Kunststoff- und Elastomerbauteilen
Weiterer Titel:	Finite-Elemente-Methode zur Berechnung von Kunststoffbauteilen und Elastomerbauteilen
Von:	Markus Stommel, Marcus Stojek, Wolfgang Korte
Person:	Stommel, Markus 1968- Verfasser aut Stojek, Marcus Korte, Wolfgang 1965-
Hauptverfassende:	Stommel, Markus 1968- (VerfasserIn), Stojek, Marcus 1965- (VerfasserIn), Korte, Wolfgang 1965- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	Deutsch
Veröffentlicht:	München Hanser [2018]
Ausgabe:	2., neu bearbeitete und erweiterte Auflage
Schlagworte:	Finite-Elemente-Methode Kunststoffbauteil Elastomer Bemessung Mechanische Eigenschaft Kunststoff
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Beschreibung:	XVI, 494 Seiten Illustrationen, Diagramme 25 cm
ISBN:	9783446447141 3446447148

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adam_text	INHALT VORWORT.............................................................................................. XI 2. AUFLAGE.......................................................................................................... XI 1. AUFLAGE.......................................................................................................... XIII DIE AUTOREN...................................................................................... XV 1 EINLEITUNG UND UE BERSICHT .......................................................... 1 LITERATUR ZU KAPITEL 1 ....................................................................................... 4 TEIL A: WERKSTOFFVERHALTEN, MATERIALMODELLIERUNG UND BEWERTUNG 5 2 MECHANISCHES WERKSTOFFVERHALTEN UND -MODELLIERUNG ............. 7 2.1 GRUNDBEGRIFFE DER M ECHANIK ................................................................... 7 2.2 CHARAKTERISTISCHE MECHANISCHE WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN ....................... 28 2.2.1 THERMOPLASTE ................................................................................. 29 2.2.2 KURZFASERVERSTAERKTE THERMOPLASTE ................................................ 39 2.2.3 ELASTOMERE ..................................................................................... 40 2.2.4 DUROPLASTE....................................................................................... 44 2.2.5 ZEIT-TEMPERATUR-VERSCHIEBUNGSPRINZIP......................................... 44 2.3 MODELLIERUNG DES WERKSTOFFVERHALTENS .................................................... 49 2.3.1 THERMOPLASTE ................................................................................. 50 2.3.1.1 MATERIALMODELLE FUER KURZZEIT-BELASTUNG ......................... 51 2.3.1.2 MATERIALMODELLE FUER LANGZEIT-BELASTUNG ......................... 63 2.3.1.3 MATERIALMODELLE FUER DYNAMISCHE BELASTUNG ................... 73 2.3.2 KURZFASERVERSTAERKTE THERMOPLASTE ................................................ 74 2.3.2.1 GRUNDLAGEN ZUR MIKROMECHANIK....................................... 76 2.3.2.2 ELASTISCHE MATERIALMODELLE .............................................. 82 2.3.3 ELASTOMERE UND TPE ....................................................................... 90 2.3.3.1 MATERIALMODELLE FUER KURZZEIT-BELASTUNG ........................ 90 2.3.3.2 MATERIALMODELLE FUER LANGZEITIGE UND DYNAMISCHE BELASTUNG........................................................................... 94 2.3.3.3 MATERIALMODELLE FUER DIE KOMPRESSIBILITAET ....................... 95 2.3.4 DUROPLASTE...................................................................................... 97 2.4 BESTIMMUNG VON MATERIALPARAMETERN ................................................... 101 2.4.1 ELASTISCHE MATERIALMODELLE............................................................ 102 2.4.2 HYPERELASTISCHE MATERIALMODELLE .................................................. 113 2.4.3 ELASTO-PLASTISCHE MATERIALMODELLE ................................................ 123 2.4.4 KRIECHMODELLE................................................................................. 130 2.4.5 VISKOELASTISCHE MATERIALMODELLE .................................................. 135 LITERATUR ZU KAPITEL 2 ....................................................................................... 142 3 DIMENSIONIERUNG VON THERMOPLASTISCHEN KUNSTSTOFFBAUTEILEN 145 3.1 STATISCHE FESTIGKEIT................................................................................... 148 3.1.1 ERMITTLUNG VON STATISCHEN FESTIGKEITSKENNWERTEN ....................... 149 3.1.2 BEWERTUNG MEHRAXIALER BEANSPRUCHUNGEN UND VERSAGEN .......... 160 3.1.2.1 SPANNUNGSBEZOGENE VERSAGENSHYPOTHESEN ................... 165 3.1.2.2 DEHNUNGSBEZOGENE VERSAGENSHYPOTHESEN ..................... 170 3.1.3 EINFLUSSFAKTOREN AUF DIE BAUTEILFESTIGKEIT..................................... 174 3.1.3.1 PHAENOMENOLOGISCHES VERHALTEN BEIM VERSAGEN DES WERKSTOFFS ......................................................................... 176 3.1.3.2 EINFLUSS VON BEANSPRUCHUNGSGESCHWINDIGKEIT, TEMPERATUR UND FEUCHTE .................................................. 176 3.1.3.3 EINFLUSS VON BAUTEILKONSTRUKTION UND LASTSITUATION ........ 178 3.1.3.4 EINFLUSS DER FERTIGUNG...................................................... 179 3.1.4 ANSAETZE ZUR BEMESSUNG THERMOPLASTISCHER KUNSTSTOFFBAUTEILE .. 182 3.1.4.1 WERKSTOFFMECHANIK DES VERSAGENS VON THERMOPLASTEN .. 183 3.1.4.2 BEMESSUNG GEGEN EINE ZULAESSIGE D EHNUNG ..................... 187 3.1.4.3 BEMESSUNG GEGEN EINE ZULAESSIGE SPANNUNG ................... 188 3.1.4.4 BEMESSUNG AUF BASIS VON SPANNRINGS-/ DEHNUNGS-KURVEN.............................................................. 191 3.1.4.5 BEMESSUNG GEGEN EINE ZULAESSIGE SPEZIFISCHE ARBEITSAUFNAHME .............................................................. 196 3.1.4.6 BEMESSUNG GEGEN EINE ZULAESSIGE PLASTISCHE VERGLEICHSDEHNUNG............................................................ 196 3.1.5 VERGLEICH DER BEMESSUNGSANSAETZE ................................................ 197 3.1.5.1 BEMESSUNGSGRENZE UND BAUTEIL-BEANSPRUCHUNG ............ 200 3.1.5.2 SPANNUNGS-UND DEHNUNGSBASIERTE VORGEHENSWEISE ___ 203 3.2 ERMUEDUNGSFESTIGKEIT................................................................................. 203 3.2.1 ERMITTLUNG VON ZYKLISCHEN FESTIGKEITSKENNWERTEN .................... 205 3.2.2 KONSTRUKTIONS- UND FERTIGUNGSBEDINGTE EINFLUESSE AUF DIE ERMUEDUNGSFESTIGKEIT ..................................................................... 213 3.2.2.1 EINFLUSS DES SPANNUNGSGRADIENTEN AUF DIE ERMUEDUNGSFESTIGKEIT ........................................................ 214 3.3 DIMENSIONIERUNG KURZFASERVERSTAERKTER THERMOPLASTE ........................... 219 3.3.1 VERHALTEN BEIM VERSAGEN VON KURZFASERVERSTAERKTEN THERMOPLASTEN............................................................................... 221 3.3.2 ERMITTLUNG VON DIMENSIONIERUNGSKENNWERTEN FUER KURZFASERVERSTAERKTE THERMOPLASTE ................................................ 223 3.3.3 VERSAGENSHYPOTHESEN FUER KURZFASERVERSTAERKTE KUNSTSTOFFE .......... 228 3.3.4 ERMUEDUNGSFESTIGKEIT KURZFASERVERSTAERKTER KUNSTSTOFFE................ 235 3.3.4.1 ERMITTLUNG VON ZYKLISCHEN FESTIGKEITSKENNWERTEN .......... 235 3.3.4.2 MASTER-WOEHLERKURVEN KONZEPT ........................................ 236 3.3.4.3 INTERPOLATION VON WOEHLERKURVEN....................................... 238 3.3.4.4 WOEHLERKURVEN-ERMITTLUNG AUF BASIS MIKROMECHANISCHER ANSAETZE ............................................................................. 239 3.3.4.5 LOKALES WOEHLERKURVEN-KONZEPT ....................................... 241 3.4 STREUUNGEN................................................................................................ 244 LITERATUR ZU KAPITEL 3 ...................................................................................... 248 4 DIMENSIONIERUNG VON ELASTOMERBAUTEILEN................................ 253 4.1 ABSCHAETZUNG DER BELASTBARKEIT MITTELS FORMAENDERUNGSENERGIEDICHTE UND FORMAENDERUNGSBETRAG....................................................................... 255 4.2 PRAKTISCHE AUSLEGUNGSREGELN ................................................................... 256 4.3 AUSWERTUNG VON FEM-ERGEBNISSEN BEI GROSSEN DEFORMATIONEN.............. 258 4.4 METHODE DER CRACK-ENERGY-DENSITY (CED) .......................................... 260 LITERATUR ZU KAPITEL 4 ...................................................................................... 262 5 PROZESSSIMULATION UND PROZESS-STRUKTUR-KOPPLUNG................. 265 5.1 DER SPRITZGIESSPROZESS............................................................................... 266 5.2 BESCHREIBUNG VON STROEMUNGSVORGAENGEN ................................................ 270 5.2.1 BERECHNUNG DER FASERORIENTIERUNGEN .......................................... 280 5.3 MODELLIERUNGSANSAETZE FUER DIE PROZESSSIMULATION ................................... 285 5.4 PROZESS-STRUKTUR-KOPPLUNG ..................................................................... 289 5.4.1 ERGEBNISSE FUER DIE STRUKTURSIMULATION ........................................ 293 LITERATUR ZU KAPITEL 5 ...................................................................................... 302 TEIL B: VORSCHLAG FUER EINEN VEREINFACHTEN FESTIGKEITSNACHWEIS ... 305 6 VEREINFACHTE VORGEHENSWEISE ZUM FESTIGKEITSNACHWEIS THERMOPLASTISCHER KUNSTSTOFFBAUTEILE ..................................... 307 6.1 VERWENDETE KONZEPTE BEIM VEREINFACHTEN FESTIGKEITSNACHWEIS ............ 308 6.1.1 ERMITTLUNG DER BEMESSUNGSGRENZE ............................................... 308 6.1.2 BAUTEILFESTIGKEIT, AUSLASTUNGSGRAD UND TRAGFAEHIGKEIT.................. 310 6.1.2.1 KONZEPT DER LOKALEN BAUTEILFESTIGKEIT ............................... 310 6.1.2.2 AUSLASTUNGSGRAD................................................................ 311 6.1.2.3 BAUTEILTRAGFAEHIGKEIT .......................................................... 316 6.1.3 AUSWAHL DER VERSAGENSHYPOTHESE UND BERUECKSICHTIGUNG VON MEHRAXIALITAET ................................................................................. 322 6.1.4 GRENZSPANNUNGSAMPLITUDE UND NAEHERUNGSKONSTRUKTION DES HAIGH-DIAGRAMMS .......................................................................... 328 6.1.5 MEHRAXIALITAET BEI ZYKLISCHER BEANSPRUCHUNG ............................... 330 6.1.6 KERBSPANNUNGSKORREKTUR-VERFAHREN............................................. 340 6.2 VORSCHLAG FUER EINEN VEREINFACHTEN STATISCHEN FESTIGKEITSNACHWEIS ........ 342 6.2.1 ERMITTLUNG DER SPANNUNGSKENNWERTE........................................... 343 6.2.2 ERMITTLUNG DER LOKALEN BAUTEILFESTIGKEIT BEI KURZZEITIGER BEANSPRUCHUNG ............................................................................. 344 6.2.2.1 ERFASSUNG DES TEMPERATUREINFLUSSES AUF DIE BAUTEILFESTIGKEIT ................................................................ 349 6.2.3 ERMITTLUNG DER LOKALEN BAUTEILFESTIGKEIT BEI LANGZEITIGER BEANSPRUCHUNG .............................................................................. 351 6.2.4 ERMITTLUNG DES STATISCHEN AUSLASTUNGSGRADS ............................... 355 6.2.5 TRAGFAEHIGKEITSNACHWEIS.................................................................. 359 6.3 VORSCHLAG FUER EINEN VEREINFACHTEN ERMUEDUNGSFESTIGKEITSNACHWEIS ___ 359 6.3.1 ERMITTLUNG DER SPANNUNGSKENNWERTE ........................................... 362 6.3.2 NACHWEIS GEGEN DIE GRENZSPANNUNGSAMPLITUDE ......................... 362 6.3.3 ERFASSUNG DES MITTELSPANNUNGSEINFLUSSES ................................... 364 6.3.4 NACHWEIS GEGEN EINE ZEITFESTIGKEIT ............................................... 369 6.3.5 ERMITTLUNG DES ZYKLISCHEN AUSLASTUNGSGRADS ............................... 373 LITERATUR ZU KAPITEL 6 ....................................................................................... 375 TEIL C: EINFUEHRUNG IN DIE FEM ......................................................... 377 7 PRINZIP DER FEM .......................................................................... 379 7.1 GRUNDLEGENDE VORGEHENSWEISE................................................................ 381 7.2 SYSTEMGLEICHUNGEN UND GLEICHUNGSLOESUNG ............................................. 389 7.3 FORMFUNKTIONEN......................................................................................... 398 7.4 INTEGRATIONSPUNKTE................................................................................... 407 7.5 NICHTLINEARE PROBLEMSTELLUNGEN .............................................................. 410 7.6 IMPLIZITE UND EXPLIZITE SOLVER .................................................................. 416 7.7 ELEMENTTYPEN............................................................................................. 420 7.7.1 ELEMENTEIGENSCHAFTEN.................................................................... 420 7.7.2 KONTINUUMSELEMENTE...................................................................... 428 7.7.3 STRUKTURELEMENTE ........................................................................... 430 7.7.4 SONSTIGE ELEMENTE .......................................................................... 434 7.8 SCHWINGUNGSSIMULATION ........................................................................... 436 7.8.1 LOESUNG VON SCHWINGUNGSPROBLEMEN IN DER FEM ......................... 437 7.8.2 DEFINITION DES FE-MODELLS.............................................................. 440 7.8.3 ERGEBNISSE VON SCHWINGUNGSSIMULATIONEN................................... 444 LITERATUR ZU KAPITEL 7 ....................................................................................... 449 8 FEM IM ENTWICKLUNGSPROZESS ................................................... 451 8.1 PLANUNG .................................................................................................... 451 8.1.1 ERGEBNISDEFINITION ......................................................................... 453 8.1.2 EINGANGSDATEN, DATENQUELLEN ........................................................ 456 8.2 MODELLERSTELLUNG....................................................................................... 457 8.2.1 MODELLIERUNGSKONZEPT.................................................................... 457 8.2.2 VERNETZUNG..................................................................................... 461 8.2.3 RANDBEDINGUNGEN ......................................................................... 467 8.2.3.1 KONTAKTPROBLEME ............................................................ 471 8.3 LOESUNGSVERFAHREN..................................................................................... 474 8.3.1 LINEARE UND NICHT-LINEARE PROBLEME .............................................. 474 8.3.2 IMPLIZITE UND EXPLIZITE SOLVER........................................................ 474 8.4 VALIDIERUNG................................................................................................ 476 8.5 AUSWERTUNG UND DOKUMENTATION ............................................................ 479 8.5.1 FORMALE ANFORDERUNGEN AN EINEN BERICHT..................................... 484 8.5.2 PROZESSSICHERHEIT ........................................................................... 484 INDEX 487
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