Software: FEM - Tutorial - 3D-Mechanik - Z88 - Vernetzung Einzelteile: Unterschied zwischen den Versionen
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* Die materialdatenbank muss um das Material '''Gummi''' ergänzt werden, damit es dem Gummi-Bauteil zugewiesen werden kann. | |||
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Version vom 31. Januar 2018, 14:21 Uhr
1. Export der CAD-Modelle unter Berücksichtigung der Symmetrie
Im Rahmen dieser Übung soll keine asymmetrische Belastung des Gummipuffers in Bezug auf seine Längsachse stattfinden (z.B. keine schräge Kraftwirkung):
- Im Autodesk Inventor reduzierten wir das FEM-Modell unter Berücksichtigung der Symmetriebedingungen auf einen Halbkreis-Zylinder des Gummipuffers. Damit erhielten wir Farbverläufe der Ergebnisdarstellung auch auf der Schnittebene.
- Um Rechenzeit zu sparen, können wir uns in einem 3D-FEM-Modell auch auf einen Viertelkreis-Zylinder des Gummipuffers beschränken.
- Die Simulation des Eigengewichts verhindert eine weitere Reduktion z.B. nur auf die obere Hälfte des Viertelkreis-Zylinders, weil obere und untere Hälfte durch das Gewicht unterschiedlich belastet werden!
Bevor wir die reduzierte Geometrie von Stahlscheibe und Gummihülse jeweils als STEP-Datei exportieren, müssen wir temporär mittels geeigneter Extrusionen deren Form entsprechend beschneiden (analog zur Lasche in der ersten Übung):
- Bei der Extrusion sollte man die Mengenoperation "Schnittmenge" benutzen, um mittels einer einfachen Quadratskizze einen Viertelkreis-Zylinder zu erzeugen:
- Die beiden reduzierten Geometrien exportieren wir als Stahlscheibe_xx.stp und Gummi_xx.stp in den aktuellen Projekt-Ordner.
- Hinweis: Für die "Gummihülse" wurde bewusst der Umlaut im Namen der STEP-Datei vermieden, da es sich bei Z88Aurora um kein "reines" Windowsprogramm handelt!
2. Stahlscheiben-Vernetzung
Für die Vernetzung der Stahlscheibe muss im Z88Aurora eine neue Projekt-Mappe angelegt werden (FEM2_Z88a_Scheibe_xx):
- Nach dem Import der STEP-Datei erfolgt die Vernetzung der Tetraeder (quadratische Ansatzfunktion) mittels des Freemeshers Netgen.
- Die Entscheidung fiel auf Netgen, weil dieser eine homogenere Vernetzung als Tetgen erzeugt.
- Die gesamte Scheibe sollte mit 2 Elementschichten vernetzt werden, entsprechend ist der Wert der Elementgröße in mm zu wählen. Eine separate Tetraeder-Verfeinerung an den Kanten ist dann nicht erforderlich:
- Das Material Stahl-C35 muss allen Elementen der Scheibe zugewiesen werden.
- Nach dem Beenden von Z88Aurora sind sämtliche Informationen zum FEM-Modell des Bauteils "Stahlscheibe" im zugehörigen Projekt-Ordner gespeichert.
3. Gummi-Vernetzung
Für jedes Bauteil der zu simulierenden Baugruppe muss ein separates Projekt definiert werden. Wir legen also für die Gummihülse ebenfalls einen neuen Projekt-Ordner an (FEM2_Z88b_Gummi_xx):
- Nach dem Import der Step-Datei dieses etwas größeren Bauteils sollte man die Vernetzung sorgfältiger planen, als bei der Stahlscheibe.
- Bei unnötig feiner Vernetzung entsteht hier auf Grund der Höhe sehr schnell eine große Elemente-Anzahl mit entsprechend großen Rechenzeitbedarf.
- Die Kontaktflächen zu den Stahlscheiben sollten mit gleicher Elementgröße vernetzt werden, wie die Stahlscheiben. Global ist eine gröbere Vernetzung ausreichend.
- Der Netzgenerator Netgen nimmt nur die globale Vernetzung vor.
- Erzeugen wir die feinere Vernetzung an den Stirnflächen des Gummis durch Tetraeder-Verfeinerung, so haben die entstehenden Tetraeder die halbe Kantenlänge. Die globale Vernetzung sollte also mit Wert der Stahlscheiben-Dicke erfolgen!
- Für die Vernetzung benötigt Netgen mehrere Minuten, erzeugt dann aber ein sehr homogenes Netz mit der geforderten Elementgröße:
- Die materialdatenbank muss um das Material Gummi ergänzt werden, damit es dem Gummi-Bauteil zugewiesen werden kann.