Koch, D: Beitrag zur numerischen Simulation des selbsttätige

Das selbsttätige Losdrehen ist ein kritischer Versagensfall von hauptsächlich querbeanspruchten Schrauben in zyklisch belasteten Verbindungssystemen. Ursache sind Relativbewegungen an den Kontaktstellen der Schraube, in deren Folge es zu überlagerten Rotationsbewegungen der Schraube in Losdrehrichtung kommen kann. Aufgrund des komplexen nichtlinearen Last-Verformungsverhaltens querbeanspruchter Schraubenverbindungen und den meist unbekannten Lastsituationen einzelner Schrauben in Mehrschraubenverbindungen, ist die analytische Ermittlung der lokal auftretenden Relativbewegungen nur mit sehr großem Aufwand möglich. Eine systemübergreifende sowie standardisierte Auslegungsmethodik gegenüber selbsttätigem Losdrehen ist daher bis dato nicht Gegenstand aktueller Regelwerke.Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird eine Methodik vorgestellt, mit der das Risiko gegenüber selbsttätigem Losdrehen mittels der Finiten Elemente Methode (FEM) standardisiert überprüft werden kann. Ausgehend von den Grundlagen der Schraubenberechnung wird die Mechanik des selbsttätigen Losdrehens detailliert analysiert und anschließend auf typische Lastfälle einer Schraubenverbindung übertragen. Ein aus diesen Erkenntnissen entwickeltes Ersatzmodell zeigt das nichtlineare Last- Verformungsverhalten einer querbeanspruchten Schraube und führt zu grundlegenden mechanischen Eigenschaften, die vom numerischen Simulationsmodell der Schraube abgebildet werden müssen.Als Ergebnis werden zwei neue Parameter, die losdrehkritische Querverschiebung skrit und die losdrehkritische Querkraft FQkrit, als systemübergreifende Bewertungskriterien des selbsttätigen Losdrehens eingeführt. Um das nichtlineare transversale Last-Verformungsverhalten und das selbsttätige Losdrehen mit vertretbaren Berechnungsressourcen erfassen zu können, wird eine für die spezifischen Anforderungen optimierte numerische