Was bleibt
an Klemmkraft?
Ich prüfe, wie eine äußere Zugkraft auf Schraube und verspannte Teile wirkt. So sehe ich, wann die Klemmkraft aufgebraucht ist und wie stark die Schraube zusätzlich belastet wird.
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Φ = cs/(cs + cp). Bei geschlossener Fuge: Fs = Fv + Φ·FA und Fk = Fv − (1−Φ)·FA. Fugenöffnung bei FA,sep = Fv/(1−Φ). Danach im idealisierten Modell: Fs = FA, Fk = 0. Axiale Spannung σ = Fs/As.
Einfluss der äußeren Axialkraft
Vorspannung, Querschnitt und Steifigkeiten bleiben gleich. Die äußere Zugkraft wird schrittweise erhöht.
Ergebnisse werden auf bis zu 12 signifikante Ziffern gerundet. Bei geänderten Eingaben werden alte Ergebnisse gelöscht.
Zentrische, rein axiale Belastung einer einzelnen Schraube; linear-elastische Steifigkeiten und direkte Lasteinleitung. Kein vollständiger VDI-2230-Nachweis: Montagetorsion, Querkräfte, Ermüdung, Temperatur, Gewindetragfähigkeit und unsymmetrische Lastverteilung sind nicht enthalten.
Die Idee hinter den Formeln.
Vorspannung hält die Teile zusammen.
Die anfangs verspannte Schraube und die zusammengedrückten Bauteile bilden ein elastisches System. Nicht jede zusätzliche äußere Kraft erhöht die Schraubenkraft eins zu eins.
Φ beschreibt die Lastaufteilung.
Solange die Fuge geschlossen bleibt, nimmt die Schraube den Anteil Φ der äußeren Kraft auf. Der Rest entlastet die Klemmteile.
Bei Fugenöffnung ändert sich das Modell.
Sobald die Klemmkraft null erreicht, übernimmt die Schraube in diesem idealisierten Ein-Schrauben-Modell die äußere Kraft vollständig. Die Ausgabe kennzeichnet diesen Zustand ausdrücklich.
Fachliche Grundlagen & Quellen
Bolt Science: Verspannungsdiagramm · Trojan Special Fasteners: Spannungsquerschnitte
Die Oberfläche und Skizzen sind eigene Darstellungen. Die hier beschriebenen vereinfachten Modelle ersetzen keine vollständigen Normnachweise.