Numerische Simulationen für optimierte Dichtungsausführungen

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Der erste Schritt hin zur Simulation von Gesamtsystemen ist die Simulation von Dichtungen als Einzelkomponenten (Bild 3). Diese zunächst detaillierte Betrachtung eines einzigen Bauteils führt dazu, dass die SKF-Ingenieure umfassendere Kenntnisse über das Verhalten einer Dichtung im eingebauten Zustand erlangen.

Bei numerischen Simulationen von Dichtungen sind verschiedene mechanische Aspekte zu berücksichtigen. Im Folgenden werden diese Aspekte kurz beschrieben und es wird ein Überblick über die Komplexität von Dichtungssimulationen gegeben. Ferner wird die Technik vorgestellt, die SKF entwickelt, um ihre Produktingenieure mit leistungsfähiger und zuverlässiger Software auszustatten.

Modelle zur Simulation des Elastomerwerkstoffverhaltens

Viele der heutigen technischen Berechnungen basieren auf der Annahme, dass sich ein Werkstoff linear und elastisch verhält. Im Allgemeinen verhalten sich Elastomerwerkstoffe nicht linear. Es reicht nicht aus, eine Konstante zu definieren, um Kraft und Verschiebungen oder Spannung und Dehnung zueinander in Beziehung zu setzen. Stattdessen braucht man dort komplexere Werkstoffmodelle, die eine mehrachsige Nichtlinearität handhaben können.

Unter anderem werden oft hyperelastische Modelle (Bild 4) zur Simulation des Verhaltens von Elastomerwerkstoffen eingesetzt. Diese Werkstoffmodelle sind zwar elastisch, aber außerhalb eines bestimmten Bereichs weicht die Nichtlinearität des Spannungs-Dehnungs-Zusammenhangs, wie in Bild 4 ersichtlich, erheblich vom linearen Verhalten ab. Darüber hinaus ist das Werkstoffverhalten stark von der Ausrichtung der Verformung abhängig.

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