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| en:berechnungen:festigkeitsberechnung [2025/02/24 09:51] – cschall | en:berechnungen:festigkeitsberechnung [2025/09/03 12:27] (aktuell) – [Shear Stress] neelest | ||
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| ======Stress Analysis====== | ======Stress Analysis====== | ||
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| - | ===== Vergleichsspannung | + | ===== Equivalent Stress===== |
| The strength calculation determines the maximum load on the screw using the shear stress hypothesis according to TRESCA: | The strength calculation determines the maximum load on the screw using the shear stress hypothesis according to TRESCA: | ||
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| $$σ_v = \sqrt {(σ_x - σ_y)^2 + 4τ_{xy}^2}$$ | $$σ_v = \sqrt {(σ_x - σ_y)^2 + 4τ_{xy}^2}$$ | ||
| - | Since the rotation of the screw is purely | + | Since the rotation of the screw represents a purely |
| + | As bending of the screw can also be neglected, the normal stress in the y-direction | ||
| + | $\sigma_y$ may likewise | ||
| + | The normal stress in the x-direction | ||
| $$σ_v = \sqrt {σ_x^2 + 4τ_{xy}^2}$$ | $$σ_v = \sqrt {σ_x^2 + 4τ_{xy}^2}$$ | ||
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| ===== Shear Stress===== | ===== Shear Stress===== | ||
| - | Die auftretende Schubspannung infolge der Drehmomentbelastung berechnet sich nach folgender Formel: | + | The shear stress resulting from the applied torque is calculated using the following formula: |
| - | $$\tau_{nenn} = \frac{M_t}{W_t} = \frac{M_t \cdot a_{max}}{I_p}$$ | + | $$\tau_{nominal} = \frac{M_t}{W_t} = \frac{M_t \cdot a_{max}}{I_p}$$ |
| - | mit dem Drehmoment | + | with the torque |
| - | Ein weiterer Einflussfaktor zur Berechnung der Schneckenfestigkeit ist der Radius, der den Übergang von Schneckengrund zum Steg beschreibt. Für diesen geometrischen Einfluss ist eine Formzahl | + | Another influencing factor for calculating the screw strength is the radius that describes the transition from the screw core to the flight. For this geometric influence, a shape factor |
| $$\alpha_{\tau} = 1+ \frac{1}{\sqrt{3, | $$\alpha_{\tau} = 1+ \frac{1}{\sqrt{3, | ||
| - | mit dem Radius am Steg $r$, der Radiusdifferenz | + | with the radius at the flight |
| - | Aus der Formzahl kann weiterhin die Kerbwirkungszahl | + | From the shape factor, the notch effect factor |
| $$\beta_{\tau} = \frac{\alpha_\tau}{n}$$ | $$\beta_{\tau} = \frac{\alpha_\tau}{n}$$ | ||
| - | $$\text{mit}$$ | + | $$\text{with}$$ |
| $$n=1+\sqrt{G' | $$n=1+\sqrt{G' | ||
| - | $$\text{und}$$ | + | $$\text{and}$$ |
| $$G' | $$G' | ||
| - | Der Gesamteinflussfaktor | + | The total influence factor |
| $$K_\tau = \left( \frac{\beta_\tau}{K_2(d)}+\frac{1}{K_{F, | $$K_\tau = \left( \frac{\beta_\tau}{K_2(d)}+\frac{1}{K_{F, | ||
| - | $$\text{mit}$$ | + | $$\text{with}$$ |
| - | $$K_2(d)=1-0, | + | $$K_2(d)=1-0, |
| - | sowie mit dem Einfluss der Oberflächenrauheit | + | as well as with the influence of surface roughness |
| + | The values apply up to a diameter of 25 mm and decrease linearly beyond this value down to 1.0 at a diameter of 40 mm. For diameters above 40 mm, the value remains constant at 1.0. | ||
| - | Die unter Berücksichtigung der Einflussfaktoren auftretende Schubspannung ergibt sich zu: | + | The resulting shear stress, taking into account these influencing factors, is given by: |
| - | $$\tau_{xy} = \tau_{max}=\tau_{nenn} \cdot K_\tau$$ | + | $$\tau_{xy} = \tau_{max}=\tau_{nominal} \cdot K_\tau$$ |
| ===Further topics=== | ===Further topics=== | ||
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