Numerische Simulation des Anziehverhaltens von Schraubverbindungen unter Berücksichtigung des plastischen Materialverhaltens

Das Verständnis des Tragverhaltens in gepaarten Gewinden von Schraubverbindungen ist besonders dann von speziellem Interesse, wenn einzelne Komponenten von Schraubverbindungen mehrfach verwendet werden sollen und/oder diese Komponenten aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Um eine prinzipielle Aussage über die Eignung zur Mehrfachverwendung von ausgewählten Verschraubungsdetails treffen zu können, werden am Institut für Metall- und Leichtbau der Universität Duisburg-Essen derzeit umfangreiche experimentelle und numerische Untersuchungen zum Anziehverhalten von Schraubverbindungen durchgeführt. Zur numerischen Simulation des Anziehverhaltens von Schraubverbindungen wurde hierzu unter anderem auch ein vollständig parametrisiertes 3D-Finite-Elemente-Modell entwickelt und an Versuchsergebnissen kalibriert. Hierbei wurden sowohl die am institutseigenen Anziehprüfstand ermittelten Teilreibungszahlen als auch das plastische Materialverhalten berücksichtigt. Erste numerische Berechnungen zeigen, dass sich das Anziehverhalten von hochfesten Schrauben unter Berücksichtigung des plastischen Materialverhaltens prinzipiell simulieren lässt. Für die Bewertung der Wiederverwendbarkeit lassen sich plastische Dehnungen während des Anziehvorgangs quantifizieren und bewerten.