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HT-Beispiel 1: Thermisches Fügen und Wärmeentwicklung durch Reibung
Als Beispiel für die Simulation von
Wärmetransportprozessen wird eine gekoppelte Spannungs-Temperaturanalyse
vorgestellt. Die gekoppelte Analyse gestattet es,
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Kontaktkräfte, erforderliche Fügetemperaturen und
Aufheizzeiten für einen Pressverband zu ermitteln,
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den Pressverband im Betrieb (z.B. hinsichtlich Wärmeeintrag durch Reibung) zu
bewerten.
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| Bild 1: Modell
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Eine Welle wird thermisch mit einer Scheibe verbunden,
dazu wird im ersten Schritt die Scheibe erwärmt. Durch die thermische
Ausdehnung vergrößert sich der Innendruchmesser der Scheibe, bis die Welle
kräftefrei gefügt werden kann. Durch anschließende Kühlung schrumpft die Scheibe und es kommt
zur Pressverbindungen zwischen Welle und Scheibe.
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| Bild
2 : Fügevorgang |
Bild 3: Kontaktkräfte beim Fügen |
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Animationen zu starten
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Bild
4: Aufheizvorgang durch Reibung
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Im zweiten Schritt rotiert die Wellen-Scheibengruppe
und wird durch die ober- und unterhalb angeordneten Körper zusammengedrückt
(ähnlich einer Scheibenbremse). Durch die Reibung zwischen den beiden Körpern
und der Scheibe wird Wärme erzeugt, dadurch heizt sich der Verband auf. Die
Ausdehnung der Scheibe wird hierbei so groß, dass sich die Pressverbindung
zwischen Welle und Scheibe löst. |
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