Csavarok
A Component-Based Finite Element Method (CBFEM) módszerben a csavar húzásban, nyírásban és palástnyomásban tanúsított viselkedését a függő nemlineáris rugók írják le. A csavarkötés csavarból, alátétből és anyából áll, és nemlineáris rugóval, merev test elemekkel és hézagelemekkel modellezhető.
Csavar húzásban
A húzott csavart rugó írja le, amelyet a kezdeti axiális merevség, a méretezési ellenállás, a folyás kezdete és az alakváltozási kapacitás jellemez. A kezdeti axiális merevség analitikusan vezethető le a VDI2230 irányelvből és Agerskov (1976) munkájából.
ahol:
- – csavar átmérője
- – csavarfej átmérője
- – alátét belső átmérője
- – alátét külső átmérője
- – alátétek vastagságának összege
- – csavar szorítási hossza
- – csavar bruttó keresztmetszeti területe
- – csavar húzási feszültségi területe
- – Young-féle rugalmassági modulus
A modell kísérleti adatokkal egyezik; lásd Gödrich et al. (2014). A folyás kezdetéhez és az alakváltozási kapacitáshoz azt feltételezzük, hogy a képlékeny alakváltozás csak a csavarszár menetes részén következik be.

Erő-alakváltozás diagram a lemez palástnyomásához
Az erő-alakváltozás diagram a következő egyenletekkel szerkeszthető meg:
Képlékeny merevség:
Erő a rugalmas határon:
Alakváltozás a rugalmas határon:
Alakváltozás a képlékeny határon:
ahol:
- – csavar méretezési ellenállása húzásban
- – csavar folyáshatára
- – csavar szakítószilárdsága
- – szakadás utáni megnyúlás
Csavar nyírásban
A csavarlyukban csak nyomóerő adódik át a csavarszárból a lemezre. Ezt a csavarszár csomópontjai és a lyuk peremcsomópontjai közötti interpolációs kapcsolatokkal modellezik. A lemezeket modellező héjelemek alakváltozási merevsége osztja el az erőket a csavarok között, és szimulálja a lemez megfelelő palástnyomását.
A csavarlyukak normál (alapértelmezett) vagy hornyolt kialakításúak lehetnek (a lemezszerkesztőben állítható be). A normál lyukakban lévő csavarok minden irányban átvihetnek nyíróerőt, a hornyolt lyukakban lévő csavarok egyik irányban ki vannak zárva, és ebben a kiválasztott irányban szabadon elmozdulhatnak.
A nyírásban lévő csavar kezdeti merevsége és méretezési ellenállása a következő képletekkel határozható meg:
ahol:
- – csavar átmérője
- – csavar szakítószilárdsága
- – az M16 referencia csavar átmérője
- – a csatlakoztatott lemez szakítószilárdsága
- – a csatlakoztatott lemez minimális vastagsága
A nyírásban lévő csavart reprezentáló rugó bilineáris erő-alakváltozás viselkedéssel rendelkezik. A folyás kezdete várhatóan:
Az alakváltozási kapacitás:
ahol:
- – csavar rugalmas ellenállása nyírásban
- – csavar ellenállása nyírásban
- – csavar rugalmas alakváltozása nyírásban
Húzás és nyírás kölcsönhatása
A tengelyirányú és a nyíróerő kölcsönhatása közvetlenül bevezethető az analízis modellbe. Az erők eloszlása jobban tükrözi a valóságot (lásd a mellékelt diagramot). A nagy húzóerőt felvevő csavarok kisebb nyíróerőt vesznek fel, és fordítva.

A tengelyirányú és nyíróerő kölcsönhatásának példája (EC)
Előfeszített csavarok
Az előfeszített csavarokat olyan esetekben alkalmazzák, amikor az alakváltozás minimalizálása szükséges. A csavar húzási modellje megegyezik a normál csavarokéval. A nyíróerő nem palástnyomással, hanem a szorított lemezek közötti súrlódással adódik át.
Az előfeszített csavar méretezési csúszási ellenállását a ráható húzóerő befolyásolja.
IDEA StatiCa Connection ellenőrzi az előfeszített csavarok csúszás előtti határállapotát. Ha csúszási hatás lép fel, a csavarok nem teljesítik az ellenőrzést. Ekkor a csúszás utáni határállapotot kell ellenőrizni a csavarok normál palástnyomásos ellenőrzéseként, ahol a csavarlyukak palástnyomásnak, a csavarok nyírásnak vannak kitéve.
A felhasználó dönthet arról, hogy melyik határállapotot ellenőrzi: a nagycsúszással szembeni ellenállást vagy a csavarok csúszás utáni nyírási állapotát. Egy csavaron mindkét ellenőrzés nem kombinálható egyetlen megoldásban. Feltételezzük, hogy a csavar a nagycsúszás után normál viselkedést mutat, és a normál palástnyomásos eljárással ellenőrizhető.
A kapcsolat nyomatéki terhelése kis hatással van a nyírási kapacitásra. Ennek ellenére az egyes csavarokon végzett súrlódási ellenőrzés egyszerűen, külön-külön kerül elvégzésre. Ez az ellenőrzés a csavar végeselem-komponensében van megvalósítva. Általánosan nem áll rendelkezésre információ arról, hogy az egyes csavarok külső húzóterhelése hajlítónyomatékból vagy a kapcsolat húzóterheléséből származik-e.

Feszültségeloszlás normál nyírt csavaros kapcsolatban

Feszültségeloszlás csúszásálló nyírt csavaros kapcsolatban
