Miért magasabb a csavarban lévő húzóerő, mint amit a kézi számítás alapján várnánk? Miért keletkeznek húzóerők a csavarokban egy hevederlemez kapcsolatban? Miért különböznek néha a csavarokban lévő húzóerők az egyes csavarminőségek esetén?
A közös válasz az IDEA StatiCa alkalmazásokban használt CBFEM modell. A lemezek és egyéb részek alakváltozása a végeselem-analízis részeként kerül kiszámításra, így a feszítő erők is érvényre jutnak. A feszítő erők olyan többletterhelések, amelyek szintén a csavarokra hatnak. A feszítő erőkről bővebben olvashat egy dedikált blogbejegyzésben.
A feszítő erők következtében a csavarokban keletkező húzóerők nagymértékben változhatnak a kapcsolat kialakításától, a kapcsolati elemek teherbírásától és az alkalmazott teherhatásoktól függően.
Húzóerők a csavarokban egy hevederlemez kapcsolatban
A legtöbb esetben a hevederlemez kapcsolatok egyetlen lemezt alkalmaznak a szerkezeti elem csatlakoztatásához. Ennek következménye, hogy kis excentricitást viszünk be a kapcsolatba. Ez az excentricitás további feszítő erőket okoz a lemezeken, amelyek húzást indukálnak a csavarokban.
Ha kétoldalas hevederlemez kapcsolatot alkalmaznak, és a kapcsolat szimmetrikus, a csavarokban csak a hevederlemezek alakváltozásából eredő húzóerők lépnek fel, mivel az alakváltozásokkal további excentricitás keletkezik.
Nagyobb húzóerők a csavarokban egy homloklemez kapcsolatban
Minél vékonyabb a homloklemez, annál nagyobb az alakváltozása az adott teherhatások alatt. Ez fokozza a feszítő hatást, és további húzóerők keletkeznek a csavarokban. Ha a homloklemez vastag és ezáltal kellően merev, a feszítő erők megszűnnek. Ezt a hatást egy egyszerű példán keresztül szemléltetjük:
a) Homloklemez – vastagság 10 mm, alkalmazott húzóerő 200 kN
Eredő húzóerő 4 csavarban: 61,5 x 4 = 246 kN
b) Homloklemez – vastagság 40 mm, alkalmazott húzóerő 200 kN
Eredő húzóerő 4 csavarban: 49,9 x 4 = 200 kN
Eltérő húzóerők a csavarokban csavarminőség szerint
Minden csavarminőségnek eltérő munkadiagramja és eltérő folyáshatár-értékei vannak. Két, hajlítónyomatékkal terhelt gerenda homloklemez kapcsolatában három különböző csavarminőség (8.8, 10.9 és 5.6) összehasonlítása kerül bemutatásra M20-as csavar esetén.
Viszonylag kis teherhatások esetén az egyes minőségű csavarokban keletkező húzóerők hasonló értékeket mutatnak.
Azonban olyan teherhatások esetén, amelyek a csavarok nagy kihasználtságát (és a csavarokban plasztifikációt) eredményeznek, a húzóerő a csavarminőségtől függően változik. Minél magasabb a csavarminőség, annál nagyobb a keletkező húzóerő.
További információkért lásd az elméleti hátteret és a videófelvételt.