Software: FEM - Tutorial - 3D-Baugruppe - CAD-Belastungsanalyse Thermische Spannung

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Zusätzliche Studie (Thermische Spannung)

Die Verbindung zwischen Stahlscheiben und Gummihülse soll durch Vulkanisation bei einer Temperatur von 150°C hergestellt werden. Danach erfolgt eine Abkühlung auf 20°C. Unterschiedliche Materialien besitzen unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten:

• In Abhängigkeit von der aktuellen Temperatur kommt es zu einer Verformung der Bauteile.
• Die Verformungen führen zu mechanischen Spannungen in den Materialien, welche ihrerseits wieder auf die Verformung zurückwirken.
• Diese Form der Belastung infolge des Fertigungsprozesses soll als weiterer Lastfall untersucht werden.
• Leider ist es nicht möglich, im Rahmen der statischen Belastungsanalyse innerhalb von Autodesk Fusion die Temperatur der Materialien zu berücksichtigen!
• Wir benötigen deshalb einen Studientyp, welcher zusätzlich zu mechanischen Lasten auch thermische Einflüsse auf die mechanischen Spannungen berücksichtigen kann:

Ändern des Studientyps ist bei mehreren Lastfällen im Autodesk Fusion nicht möglich:

• Im Prinzip könnte man über das Kontextmenü der Studie > Einstellungen > Studientyp ändern in "Thermische Spannung", um die erforderliche Funktionalität zu ergänzen.
• Beim Ändern des Studientyps in Autodesk Fusion bleibt jedoch nur der aktive Lastfall erhalten und alle anderen Lastfälle werden gelöscht!

Erstellen einer neuen Studie erfordert erneute Vernetzung:

• Da die optimierte lokale Vernetzung einigen Aufwand erfordert, sollte man nach Möglichkeit ein bereits vorhandenes Netz weiter verwenden.
• Neue Studien sind deshalb nur sinnvoll bei überflüssiger lokaler Vernetzung oder wenn infolge einer neuen physikalischen Domäne eine andere optimale lokale Vernetzung erforderlich (z.B. reine "Thermische Studie" ohne mechanische Belastung).

Netz-Erhalt durch Klonen einer vorhandenen Studie und nachträgliche Änderung des Studientyps:

• In unserem Beispiel ist dies sicher die effektivste Methode, um den noch fehlenden Lastfall "Vulkanisation" zur Simulation der thermischen Spannung zu definieren.
• Vor dem Klonen sollte man den Lastfall "Rotation" aktivieren, dessen Abhängigkeiten am Besten den Anforderungen der neuen Studie genügen (Pin-Lagerung mit Fixierung aller Freiheitsgrade, um eine möglichst ungestörte thermische Verformung des Gummipuffers zu gewährleisten).
• Die nicht benötigten mechanischen Lasten sind zu löschen.
• Der Prozess des Netz erzeugen dauert in dieser geklonten Studie ziemlich lange und zeigt dann eine deutlich feinere Vernetzung mit einer um ca. Faktor 5 erhöhten Knotenzahl:
  
• Einer Überprüfung der Vernetzungsparameter ergibt die gleichen Werte, wie in der ursprünglichen Studie.
• Unterschiedliche Studien-Typen verwenden jedoch unterschiedliche Element-Typen. Dadurch wird anscheinend die Feinheit der Vernetzung insbesondere im Übergang zwischen globaler und lokaler Vernetzung beeinflusst.

===>>> Die Abschnitt wird zur Zeit erarbeitet !!!

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