Software: FEM - Tutorial - 3D-Mechanik - MP - Streckenlast: Unterschied zwischen den Versionen
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* In FEM-Programmen wird die Möglichkeit bereitgestellt, nachträglich ein Geometrieobjekt (z.B. die Linie einer Körperkante) mit den zugehörigen Knoten des entfalteten Netzes zu verknüpfen (Siehe: [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_Streckenlast|Beispiel mit FEMAP-Programm]]). | * In FEM-Programmen wird die Möglichkeit bereitgestellt, nachträglich ein Geometrieobjekt (z.B. die Linie einer Körperkante) mit den zugehörigen Knoten des entfalteten Netzes zu verknüpfen (Siehe: [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_Streckenlast|Beispiel mit FEMAP-Programm]]). | ||
* Leider wurde im verwendeten ''Simulation Mechanical'' bisher keine Möglichkeit gefunden, nachträglich Linie bzw. Kreisbogen mit den zugehörigen Knoten zu verknüpfen. | * Leider wurde im verwendeten ''Simulation Mechanical'' bisher keine Möglichkeit gefunden, nachträglich Linie bzw. Kreisbogen mit den zugehörigen Knoten zu verknüpfen. | ||
* Kantenkräfte können augenscheinlich nur auf Bauteile angewendet werden, die aus CAD-Volumenkörpermodellen oder der 2D-Netzerzeugung stammen (Siehe: [http:// | * Kantenkräfte können augenscheinlich nur auf Bauteile angewendet werden, die aus CAD-Volumenkörpermodellen oder der 2D-Netzerzeugung stammen (Siehe: [http://help.autodesk.com/view/ASMECH/2016/DEU/?guid=GUID-7ADE60E3-D4F4-4666-9D03-1685F659477B '''Onlinehilfe (Kräfte)''']) und nicht strukturiert vernetzt sind. | ||
Wir definieren deshalb behelfsweise die Streckenlast als Einzelkräfte auf die gleichmäßig entlang der Lochkante angeordneten Knoten: | Wir definieren deshalb behelfsweise die Streckenlast als Einzelkräfte auf die gleichmäßig entlang der Lochkante angeordneten Knoten: | ||
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* In der folgenden Darstellung wurde die Stahlscheibe ohne Ergebnisse und ohne Netz, sowie mit erhöhter Transparenz gezeichnet. | * In der folgenden Darstellung wurde die Stahlscheibe ohne Ergebnisse und ohne Netz, sowie mit erhöhter Transparenz gezeichnet. | ||
* Die Qualität der Simulationsergebnisse ist erstaunlich gut. Durch '''Aktivieren der XY-Spiegelebene''' werden die tatsächlich berechneten Ergebnisse der oberen Pufferhälfte zur Erhöhung der Anschaulichkeit auch als Ergebnisse der unteren Hälfte dargestellt:<div align="center"> [[Datei:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_MP_-_Netz-Entfaltung_Volumen_Modell_Streckenlast_Mises.gif|.]] </div> | * Die Qualität der Simulationsergebnisse ist erstaunlich gut. Durch '''Aktivieren der XY-Spiegelebene''' werden die tatsächlich berechneten Ergebnisse der oberen Pufferhälfte zur Erhöhung der Anschaulichkeit auch als Ergebnisse der unteren Hälfte dargestellt. | ||
* Die erhöhte Belastung an den Kanten der Gummihülse kommt im Modell deutlich zum Vorschein:<div align="center"> [[Datei:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_MP_-_Netz-Entfaltung_Volumen_Modell_Streckenlast_Mises.gif|.]] </div> | |||
'''''Hinweis'''''<br>Eine einfache Methode zur Erhöhung der Netzqualität ist die Einbeziehung von Mittenknoten in den Elementen: | '''''Hinweis'''''<br>Eine einfache Methode zur Erhöhung der Netzqualität ist die Einbeziehung von Mittenknoten in den Elementen: | ||
* Leider gilt diese Aussage nicht für beliebige | * Leider gilt diese Aussage nicht für beliebige Fine-Element-Modelle. | ||
* In unserem Fall wurden sowohl die Abhängigkeiten als auch die Lasten bestimmten Knoten des Netzes zugewiesen. | * In unserem Fall wurden sowohl die Abhängigkeiten als auch die Lasten bestimmten Knoten des Netzes zugewiesen. | ||
* Bei solch einer "nodalen" Zuweisung erfolgt keine automatische Verteilung der Abhängigkeiten und Kräfte auf die zusätzlich generierten Mittenknoten der Elemente. | * Bei solch einer "nodalen" Zuweisung erfolgt keine automatische Verteilung der Abhängigkeiten und Kräfte auf die zusätzlich generierten Mittenknoten der Elemente. | ||
* Der Fehler infolge der fehlenden Belastung der Mittenknoten entlang der Lochkante ist vernachlässigbar! | * Der Fehler infolge der fehlenden Belastung der Mittenknoten entlang der Lochkante ist vernachlässigbar! | ||
* Kritisch ist jedoch, dass die Mittenknoten entlang der Symmetrie-Ebenen frei beweglich bleiben. Das widerspiegelt sich unmittelbar in den simulierten Ergebnissen der Mises-Spannung:<div align="center"> [[Datei:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_MP_-_Netz-Entfaltung_Volumen_Modell_Streckenlast_Mises_Mittenknoten.gif|.]] </div> | * Kritisch ist jedoch, dass die Mittenknoten entlang der Symmetrie-Ebenen frei beweglich bleiben. Das widerspiegelt sich unmittelbar in den simulierten Ergebnissen der Mises-Spannung:<div align="center"> [[Datei:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_MP_-_Netz-Entfaltung_Volumen_Modell_Streckenlast_Mises_Mittenknoten.gif|.]] </div> | ||
'''''Wichtig:''''' Falls die Mittenknoten der Elemente zu Testzwecken aktiviert wurden, sollte man diesen Schritt schnellstens korrigieren! | '''''Wichtig:''''' Falls die Mittenknoten der Elemente zu Testzwecken aktiviert wurden, sollte man diesen Schritt schnellstens korrigieren!<div align="center"> [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_MP_-_Symmetrie-Definition|←]] [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_MP_-_Animation|→]] </div> | ||
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Aktuelle Version vom 3. März 2016, 14:25 Uhr
Streckenlast am Lochrand
Nach Möglichkeit sollte man Lasten geometrischen Objekte zuweisen (z.B. Kanten oder Flächen), damit automatisch die Aufteilung der Last auf die zugehörigen Knoten erfolgen kann:
- Die Netzentfaltung ist insbesondere durch das weitestgehende Fehlen von Geometrie gekennzeichnet.
- In FEM-Programmen wird die Möglichkeit bereitgestellt, nachträglich ein Geometrieobjekt (z.B. die Linie einer Körperkante) mit den zugehörigen Knoten des entfalteten Netzes zu verknüpfen (Siehe: Beispiel mit FEMAP-Programm).
- Leider wurde im verwendeten Simulation Mechanical bisher keine Möglichkeit gefunden, nachträglich Linie bzw. Kreisbogen mit den zugehörigen Knoten zu verknüpfen.
- Kantenkräfte können augenscheinlich nur auf Bauteile angewendet werden, die aus CAD-Volumenkörpermodellen oder der 2D-Netzerzeugung stammen (Siehe: Onlinehilfe (Kräfte)) und nicht strukturiert vernetzt sind.
Wir definieren deshalb behelfsweise die Streckenlast als Einzelkräfte auf die gleichmäßig entlang der Lochkante angeordneten Knoten:
- Da unter Ausnutzung der Symmetrie nur 1/4 des Bauteils als Netzmodell definiert wurde, benötigen wir für eine Streckenlast=100 N auch nur 25 N entlang des Kreis-Segments.
- Diese 25 N verteilen wir gleichmäßig auf alle Knoten, indem wir die Randknoten nur mit der halben Knotenkraft im Vergleich zu den inneren Knoten belasten:
- In der folgenden Darstellung wurde die Stahlscheibe ohne Ergebnisse und ohne Netz, sowie mit erhöhter Transparenz gezeichnet.
- Die Qualität der Simulationsergebnisse ist erstaunlich gut. Durch Aktivieren der XY-Spiegelebene werden die tatsächlich berechneten Ergebnisse der oberen Pufferhälfte zur Erhöhung der Anschaulichkeit auch als Ergebnisse der unteren Hälfte dargestellt.
- Die erhöhte Belastung an den Kanten der Gummihülse kommt im Modell deutlich zum Vorschein:
Hinweis
Eine einfache Methode zur Erhöhung der Netzqualität ist die Einbeziehung von Mittenknoten in den Elementen:
- Leider gilt diese Aussage nicht für beliebige Fine-Element-Modelle.
- In unserem Fall wurden sowohl die Abhängigkeiten als auch die Lasten bestimmten Knoten des Netzes zugewiesen.
- Bei solch einer "nodalen" Zuweisung erfolgt keine automatische Verteilung der Abhängigkeiten und Kräfte auf die zusätzlich generierten Mittenknoten der Elemente.
- Der Fehler infolge der fehlenden Belastung der Mittenknoten entlang der Lochkante ist vernachlässigbar!
- Kritisch ist jedoch, dass die Mittenknoten entlang der Symmetrie-Ebenen frei beweglich bleiben. Das widerspiegelt sich unmittelbar in den simulierten Ergebnissen der Mises-Spannung:
Wichtig: Falls die Mittenknoten der Elemente zu Testzwecken aktiviert wurden, sollte man diesen Schritt schnellstens korrigieren!