Montage · Nachgiebigkeiten · Schraubengruppe · Verspannungsdiagramm · Prüfstatus
Schematische Ansicht aus den eingegebenen Koordinaten. Rot markiert: rechnerisch höchste axiale Last.
Klassisches Verspannungsdiagramm: steigende Schraubenkennlinie und fallende Klemmteilkennlinie. Die Betriebsbelastung zeigt zusätzliche Schraubenkraft und Klemmkraftabbau (solange die Fuge geschlossen bleibt). Rp0,2 und σ zul sind als äquivalente Axialkraft über Aₛ dargestellt; Torsion ist darin nicht enthalten. *σ zul = 0,9 · Rp0,2 als ausdrücklich illustrative, nicht normative Annahme.
Schematische Darstellung, nicht maßstäblich. Maße folgen den Eingaben.
Lagen werden von der Kopfauflage zum Innengewinde dargestellt; die Dickenanteile werden aus den Eingaben übernommen.
Optional zwei oder drei Lagen mit eigener Werkstoffauswahl und Dicke. Der E-Modul wird automatisch aus der vorhandenen Werkstoffdatenbank übernommen. Die Summe der Lagendicken muss der Plattendicke aus Abschnitt 3 entsprechen. Unterlegscheibe und Gewindebeginn werden weiterhin als gesonderte Ersatzbereiche mit dem Platten-E-Modul gerechnet.
Numerische Integration von dz/(E(z)·A(z)) im vorhandenen Ersatzdruckkörper. Unterschiedliche Werkstoffe werden nur elastisch modelliert; Kontaktsteifigkeit zwischen Lagen, Setzen je Grenzfläche und normative Gültigkeit bleiben gesondert zu prüfen.
Draufsicht mit X/Y-Koordinaten und Schwerpunkt; der Z-Abstand ist als Hinweis angegeben. Schematische Darstellung.
Ermittlung der erforderlichen Vorspannkraft je Schraube aus der äußeren Belastung.
Bei einer Einzelschraube werden alle Einstellungen und Skizzen des Schraubenfelds ausgeblendet. Die Last wird vollständig der einen Schraube zugeordnet.
Optionales, vereinfachtes Schraubengruppenmodell. Koordinaten bezogen auf den Schwerpunkt der Schraubengruppe; x/y in der Fügeebene, z senkrecht dazu. Die Kräfte entstehen aus der Beschleunigung des Schwerpunktes. Ein zusätzlicher Lastverteilungsfaktor wird bei aktivierter Gruppenrechnung nicht verwendet.
Die 21 g sind eine zusätzliche dynamische Beschleunigung. In jedem Lastfall wird die Gewichtskraft (1 g) mit der dynamischen Kraft überlagert. Die sechs Lastfälle enthalten damit ±21 g plus die feste Schwerkraft. Trägheitskraftrichtung entsprechend der gewählten Lastkonvention prüfen.
Automatik: M = r × F; die drei Momentenfelder sind dann nur zusätzliche äußere Momente. Manuell: Diese Felder sind die vollständigen Momente; Schwerpunktmomente werden nicht nochmals addiert.
Die Pfeile zeigen das Anziehdrehmoment und die axiale Montagevorspannkraft; keine quantitative Momentenaufteilung.
Wähle, ob die Vorspannkraft berechnet oder direkt vorgegeben wird.
Automatisch aus Belastung ermittelt; manuelle Vorgabe unabhängig von der Lastberechnung möglich.
Der Anziehfaktor ist im automatisch ermittelten oberen Montagewert bereits berücksichtigt. Bei manueller Eingabe wird der eingegebene obere Wert direkt verwendet.
Der blaue Bereich veranschaulicht nur den angenommenen Ersatzdruckkörper; keine maßstäbliche Kontakt- oder Spannungsverteilung.
Unverbindliche Gesamtsetzwege für den gesamten Kraftfluss, keine normativ pauschal zulässigen VDI-2230-Tabellenwerte. Der tatsächliche Setzbetrag hängt insbesondere von Anzahl und Rauheit der Trennfugen, Oberflächenbehandlung, Werkstoffen und Flächenpressung ab. Für einen belastbaren Nachweis ist fZ fugenweise aus geeigneten Daten abzuleiten. Die Auswahl überschreibt den Zahlenwert; anschließend ist freie Eingabe möglich.
Für das geometrieabhängige Modell den lokalen Ersatzaußendurchmesser angeben (0 ist nur im Vergleichsmodell zulässig). Bei engem Bauteilrand den lokal verfügbaren Durchmesser angeben. Die Randbegrenzung bleibt ein rotationssymmetrisches Ersatzmodell.
Automatik: maßgebende positive Axialkraft je Schraube inklusive Kippmoment. Bei reiner Querlast ohne Kippmoment kann FA = 0 sein.
Standard 0 N: keine zusätzliche Wechselbeanspruchung vorgegeben. Nur die tatsächliche Amplitude der äußeren axialen Wechsellast eintragen; nicht automatisch mit der maximalen Beschleunigung gleichsetzen.
z = 0 an der Kopfauflage. Die gestrichelte Linie markiert die angenommene Ebene, an der die äußere Axialkraft in die verspannten Teile eingeleitet wird. lₖ ist die gesamte Klemmlänge.
Die geometrische Abschätzung nutzt die lokale elastische Nachgiebigkeit der Druckkörperabschnitte. Sie ist keine normative Ermittlung des Krafteinleitungsfaktors nach VDI 2230.
Teilabschnitts-Federmodell und rotationssymmetrischer Ersatzdruckkörper; der Krafteinleitungsfaktor ist geometrieabhängig zu begründen. Keine vollständige VDI-2230-Freigabe.
0 beim Auflage-Ø bedeutet Schraubenkopf-Ø. Bei Scheiben den tatsächlich wirksamen Scheiben-Außendurchmesser eingeben. Reibwertintervalle liefern eine zusätzliche Sensitivitätsrechnung, keine statistisch abgesicherte Streuungsprognose; αA nicht zusätzlich auf deren Grenzen anwenden.
Die Eingaben legen fest, wie die Montageunsicherheit für die Klemmkraftbewertung berücksichtigt wird. Die beiden Verfahren werden nicht miteinander multipliziert.
Zusätzliche konservative Screening-Modelle; keine vollständige Kontakt- oder VDI-2230-Abstreifberechnung.
Rechteckige, vollflächige und starre Kontaktfuge mit linearer Druckverteilung. Die lineare und numerische Kontaktprüfung verwenden dieselbe Normalkraft F_N = n·F_V,min − (1−Φ_eff)·F_z und dieselben Momente; dies bleibt ein entkoppeltes Ersatzmodell. Es wird nur geprüft, ob die lineare Druckverteilung überall positiv bleibt; bei Abheben wird keine nichtlineare Umlagerung berechnet. Gewinde-Screening verwendet vereinfachte Scherflächen für Innen- und Außengewinde.
Sechs Beschleunigungsrichtungen werden unabhängig untersucht. Die ausgewählte Einzelberechnung bleibt unverändert. Im Einzelschraubenmodus entfallen alle Schraubenfeldparameter und Momentenverteilungen. Die lineare Gruppenberechnung ist eine Vorabschätzung ohne Kontaktumlagerung. Maßgebend für die Kontaktstatus-Ampel sind die sechs einseitigen Kontakt-Lastfälle aus der Sechs-Lastfall-Prüfung.
| Richtung | Max. Zug je Schraube [N] | Max. Querlast [N] | Klemmkraftbedarf [N] | Maßgebende Schraube |
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Die Auswertung verwendet Beschleunigung in der jeweils gewählten Achse, Schwerpunktkoordinaten und zusätzliche Momente. Sie liefert eine Lastfall-Vorprüfung, keinen vollständigen Einzelschrauben- oder Fugenöffnungsnachweis.
Getrennte Prüfung des Innen- und Außengewindes mit geometrisch reduzierten Scherflächen, Eingriffslänge und Sicherheitsfaktor. Der Ansatz ist ein konservatives Screening, kein vollständig normativer VDI-2230-Gewindeabstreifnachweis.
Einseitiger Kontakt (Druck ja, Zug nein), Gewindetragfähigkeit und Ermüdungssensitivität. Die Kontaktlasten werden aus lineares Screening übernommen, die Ermüdungsamplitude aus den sechs Lastfällen der der Sechs-Lastfall-Prüfung. Diese Zusatzmodelle dienen der Vorbemessung und sind keine normativen VDI-2230-Nachweise.
Kontaktbewertung: lineares Screening prüft ausschließlich den linearen Vollkontakt. vertiefende Vorprüfung und der Sechs-Lastfall-Prüfung bewerten einseitigen Kontakt und können deshalb abweichen. Für die Kontaktstatus-Ampel ist die einseitige Sechs-Lastfall-Prüfung aus der Sechs-Lastfall-Prüfung maßgebend. lineares Screening ist ein zusätzliches lineares Screening; abweichende Aussagen sind Modellgrenzen und müssen gesondert bewertet werden.
Kontaktmodell: starre ebene Rechteckfuge auf gleichmäßigen einseitigen Druckfedern. Schraubensteifigkeit, lokale Biegung und Lastumlagerung werden dabei nicht gekoppelt. Bei großer Exzentrizität oder fehlendem Gleichgewicht wird nicht nachgewiesen angezeigt.
Automatische Auswertung der sechs dynamischen Beschleunigungsrichtungen ±X, ±Y und ±Z, jeweils überlagert mit statischen 1 g. Dauerfestigkeit wird nur mit einer fachlich begründeten, eingegebenen zulässigen Spannungsamplitude bewertet. Die einseitige Kontaktrechnung ist ein nicht gekoppeltes Ersatzmodell.
| Lastfall | Axialkraft max. [N] | Kontaktfläche [%] | Fugenstatus |
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Annahmen: Starr-ebene rechteckige Fuge, gleichmäßig verteilte einseitige Kontaktfedern; keine lokale Bauteilbiegung, keine gekoppelte Schrauben-/Kontaktumlagerung. Die Lastfallamplitude betrachtet nur die axiale Zusatzschraubenkraft; der statische Anteil beeinflusst den Mittelwert, nicht wechselnde Biegung, Querkraft oder Torsion. Eine positive Vorprüfung ist keine VDI-2230-Freigabe.
Die angezeigte Spannungsamplitude stammt aus den sechs Lastfällen (der Sechs-Lastfall-Prüfung); die zulässige Spannungsamplitude muss aus einer geeigneten Ermüdungsbewertung stammen (Kerbfall, Mittelspannung, Lastkollektiv, Oberfläche usw.). Ohne diese Vorgabe: ausdrücklich kein Dauerfestigkeitsnachweis. Das Verspannungsdiagramm zeigt weiterhin Kraftäquivalente der Spannungsgrenzen, keine torsionsbehaftete Grenzkurve.
Erst berechnen, dann Bericht erstellen. Der Bericht übernimmt Eingaben, Berechnungsergebnisse, Nachweisstatus, Diagramme, Annahmen und Warnungen. Über „Drucken / PDF“ kann der Browser den Bericht als PDF speichern.
Das rechnerisch erforderliche Anzugsmoment wird weiterhin angezeigt. Wahlweise kannst du ein am Drehmomentschraubendreher einstellbares Moment vorgeben. Alle anschließenden Vorspannkraft-, Festigkeits-, Klemmkraft- und Kontaktnachweise verwenden dann dieses tatsächliche Sollmoment. Bei geändertem Gewinde oder Reibwert wird die daraus resultierende Vorspannkraft neu berechnet.
Bei Anziehfaktor αA wird die obere Vorspannkraft aus dem eingestellten Moment und den Nennreibwerten ermittelt. Bei Reibwertintervall werden beide Vorspannkraftgrenzen aus demselben eingestellten Moment und den Reibwertgrenzen ermittelt. Weniger Moment kann den Klemmkraftnachweis verschlechtern; mehr Moment kann die Schraube oder Auflage überlasten. Das Modell ersetzt keine Kalibrierung des Werkzeugs.
Erforderliches Anzugsmoment MA
Die Skizze übernimmt die Eingaben aus den Abschnitten 2, 3 und 3a. Berühre eine Lage oder wähle sie unten aus, um ihre Daten hervorzuheben. Schematische Darstellung, nicht maßstäblich.
Blau: Schraube · Türkis: Unterlegscheibe · Farbbänder: Klemmteile · Orange: Druckkörper (schematisch) · Schraffur: Innengewinde
Grün bedeutet ausschließlich: Grenzwert des angegebenen vereinfachten Rechenmodells eingehalten. Rot: Grenzwert überschritten. Gelb: nicht nachgewiesen oder Eingaben unvollständig. Keine normative Freigabe nach VDI 2230.
Die manuelle Schraubenvorgabe bleibt Standard. Die automatische Auswahl ist nur auf Wunsch aktiv und kann sämtliche hinterlegten metrischen, UNC- und UNF-Gewinde sowie Festigkeitsklassen untersuchen mit dem bestehenden Rechenmodell. Geometrie und Schraubenlängen müssen anschließend konstruktiv geprüft werden.
| Gewinde | Klasse | Anzugsmoment | Max. Auslastung | Bewertung | Aktion |
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„Ohne Grenzwertüberschreitung“ bedeutet nur: Alle numerisch bewerteten vereinfachten Prüfkriterien sind eingehalten. Gelbe, nicht bewertete Nachweise (z. B. Ermüdung ohne Grenzwert) bleiben offen. Ein automatischer Vergleich ist keine VDI-2230-Freigabe. Die ursprüngliche Schraube und alle Eingaben werden nach dem Vergleich wiederhergestellt; erst „Übernehmen“ ändert die Schraubenvorgabe.
Überarbeitete Kopf-Ersatzlängen und metrische Gewindekernfläche; Prüfung von Nachgiebigkeit, Kraftaufteilung, Vorspannkraftfenster und Gültigkeitsbereich. Keine vollständige VDI-2230-Normimplementierung.
| Rechenschritt | Prüfung | Einordnung |
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Normbezug: VDI 2230 Blatt 1:2015-11 (Einzelschraube), Blatt 2:2014-12 (Mehrschraubenverbindung). Die Kopf-Ersatzlängen 0,4d (Zylinderkopf) und 0,5d (Sechskant) sowie die metrische Gewindekernfläche wurden gezielt überarbeitet. Druckkörpermodell (geometrieabhängiges ESV-Ersatzmodell), Krafteinleitung, Eingriffslänge, Abstreif- und Ermüdungsgleichungen sind weiterhin nicht vollständig normativ verifiziert. Werkstoffwerte sind Richtwerte ohne chargenbezogenen Nachweis.
Fest definierte Zahlenbeispiele mit separat vorab berechneten Sollwerten. Verglichen werden die implementierten Grundfunktionen, ohne aktuelle Eingaben zu verändern. Keine offiziellen Referenzwerte aus Anhang B der VDI 2230 und keine vollständige Normvalidierung. Die Sollwerte stammen aus unabhängig nachvollzogenen Grundgleichungen, nicht aus dem laufenden Rechner.
| Referenzfall | Sollwert | Istwert | Abweichung | Ergebnis |
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Bezugsdokument: VDI 2230 Blatt 1:2015-11. Eine Validierung anhand der veröffentlichten vollständigen VDI-Beispielfälle B1–B5 erfordert deren vollständig dokumentierte Eingaben und Sollwerte. Diese sind hier nicht als bestanden ausgewiesen.
Unabhängig vorgegebene analytische Referenzfälle für konstantes Drehmoment, Reibwertgrenzen und Anziehfaktor. Die Tests verändern keine Eingaben. Das Reibwertintervall und das αA-Modell sind alternative Streuungsmodelle und dürfen nicht ohne begründetes Verfahren kombiniert werden.
| Referenzfall | Sollwert | Istwert | Bewertung |
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Prüft Eingabekombinationen im laufenden Browser und stellt anschließend sämtliche Eingaben wieder her. Vergleicht zusätzlich analytische Invarianten. Kein Ersatz für unabhängige normative Referenzrechnungen.
Zusätzliche unabhängige analytische Prüfbeispiele und Grenzfallkontrollen. Die Ergebnisse dokumentieren die Testabdeckung; sie sind keine Verifikation gegen offizielle VDI-2230-Referenzfälle.
| Testfall | Soll / Erwartung | Ist | Status |
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Unabhängige analytische Referenzfälle für Drehmoment, elastische Federn, Kraftaufteilung, Setzen und symmetrische Schraubengruppe. Die Tests prüfen die implementierten Grundgleichungen, ersetzen aber keine Verifikation anhand der Originalnorm.