Software: CAD - Tutorial - Dynamik - Einfuehrung

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Einführung

Im Autodesk Inventor werden zwei Möglichkeiten bereitgestellt, um Bauteile im Rahmen der vorhandenen Freiheitsgrade innerhalb einer Baugruppe zu bewegen. Es gibt dabei jedoch grundsätzliche Unterschiede in der Art der Bewegungssimulation.

Baugruppen-Umgebung
Die Beweglichkeit der Komponenten zueinander wird mit Hilfe von Abhängigkeiten eingeschränkt (= Reduktion der Freiheitgrade). Auf Grundlage der verbleibenden Freiheitsgrade kann man die Beweglichkeit der Komponenten innerhalb der Baugruppe simulieren. Dabei handelt es sich um eine Kinematik-Simulation ohne Berücksichtigung von Kräften und Masseträgheiten.

Umgebung zur Dynamiksimulation
Ausgehend von den Zusammenbau-Abhängigkeiten der Baugruppe wird ein Dynamik-Modell aus starren Körpern generiert. Bei dieser Starrkörpersimulation treten die starren Körper über Gelenke (Verbindungen) miteinander in energetische Wechselwirkung:

• Starre Körper:

1. Bauteile, welche innerhalb der Baugruppe zueinander unbeweglich sind, werden jeweils zu einem starren Körper zusammengefasst.
2. Die aus der Geometrie und den Masse-Dichten berechnete Masse jedes starren Körpers wird als eine Punktmasse in seinem Schwerpunkt idealisiert.
3. Aus der Masseverteilung innerhalb des starren Körpers werden die Trägheitsmomente für die Drehung um die drei Raumachsen im Schwerpunkt berechnet.

• Gelenke:

1. Gelenke definieren für die Dynamik-Simulation die Freiheitsgrade der Relativbewegung zwischen jeweils zwei Starrkörpern.
2. Kontaktstellen innerhalb der Gelenke ermöglichen die energetische Wechselwirkung zwischen den verbundenen Starrkörpern. Durch die Verbindung mittels eines Gelenks wird für jeden der beiden Körper eine Kontaktstelle in Hinblick auf Form und Lage relativ zum zugehörigen Körperschwerpunkt definiert.
3. Die Wechselwirkungskraft in einem Gelenk wird durch die Relativ-Postion und Relativ-Bewegung der beiden Kontaktstellen bestimmt. Zwischen den Kontaktstellen kann man sich verallgemeinert ein Feder-Dämpfer-Spiel-Element für alle 6 Freiheitsgrade vorstellen.

• Externe Lasten:

1. Zusätzlich zu den Reaktionskräften und -momenten der Gelenke beeinflussen meist zusätzliche "externe" Belastungen die Bewegungsabläufe in einer Baugruppe.
2. Dazu gehört z.B. die Schwerkraft infolge der Gravitation. Die resultierenden Gewichtskräfte greifen immer an den Schwerpunkten der starren Körper an.
3. An beliebigen Positionen der Starrkörper können beliebige Angriffpunkte für externe Kräfte oder Momente definiert werden.

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