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| * Diesen Mangel des Postprozesses werden wir zumindest für den Fall symmetrischer Teile bei symmetrischer Belastung im Folgenden umgehen. | | * Diesen Mangel des Postprozesses werden wir zumindest für den Fall symmetrischer Teile bei symmetrischer Belastung im Folgenden umgehen. |
| * Ziel ist die Darstellung der Ergebnisgrößen auf der Schnittfläche, um informationen zur Belastung im Innern der Bauteile zu erhalten. | | * Ziel ist die Darstellung der Ergebnisgrößen auf der Schnittfläche, um informationen zur Belastung im Innern der Bauteile zu erhalten. |
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| === Symmetrieschnitt durch Baugruppe ===
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| Im Rahmen dieses FEM-Tutorials werden wir einen "wirklichen" Schnitt durch unsere Baugruppe durchführen, um die Ergebnisse besser mit denen aus der FEMAP-Simulation vergleichbar zu machen. Dafür beenden wir vorläufig die Belastungsanalyse. Die erforderlichen Konstruktionsschritte für das definierte Entfernen einer Baugruppenhälfte werden dem CAD-Einsteiger ausführlich erläutert:
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| * Aktivieren der '''''MFL-Modell'''''-Registerkarte zum Modellieren des "Schnittwerkzeugs".
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| * Kontextmenü '''''Neue Skizze''''' auf Deckfläche der oberen Stahlscheibe:<div align="center"> [[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_Belastungsanalyse_-_symmetrie_skizze.gif| ]] </div>
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| * '''''Geometrie projizieren''''' - Ursprung-Koordinatensystem '''X-Achse''' und '''Y-Achse''':<div align="center"> [[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_Belastungsanalyse_-_geomtrie_projizieren_xy-achsen.gif| ]] </div>
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| * '''''Geometrie projizieren''''' - äußere Kreiskante der Stahlscheibe
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| * '''''Rechteck''''' (zwei Punkte) als Schnittprofil:
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| ** Fangen einer Ecke am Schnittpunkt zwischen projizierten Linien von X-Achse und Kreis:<div align="center"> [[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_Belastungsanalyse_-_rechteck_erster_punkt.gif| ]] </div>
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| ** Diagonale Ecke möglichst unsymmetrisch in Bezug auf Stahlscheibe setzen, um die Symmetrie danach durch zusätzliche Abhängigkeiten zu definieren.
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| ** Abhängigkeit '''''Koinzident''''' zwischen Mittelpunkt von Rechteckseite und Y-Achse:<div align="center"> [[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_Belastungsanalyse_-_rechteck_mittig_zu_y.gif| ]] </div>
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| ** Abhängigkeit '''''Koinzident''''' zwischen Mittelpunkt der Rechteckseite und Kreislinie:<div align="center"> [[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_Belastungsanalyse_-_rechteck_an_kreis.gif| ]] </div>
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| Damit ist das rechteckige Schnittprofil unabhängig vom Pufferdurchmesser immer hinreichend groß:
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| * Wir beenden die Skizze.
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| * Mittels '''''Extrusion''''' (Differenz) des Rechteck-Profils können wir nun eine Hälfte der Baugruppe entfernen:<div align="center"> [[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_Belastungsanalyse_-_rechteck_differenz-extrusion.gif| ]] </div>
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| Nach Wechsel in die Belastungsanalyse müssen wir die Simulation entsprechend der Symmetrieeigenschaften umkonfigurieren:
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| * Die Kraft der Streckenlast darf nur noch 50 N betragen.
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| * Die (automatischen) Kontakte muss man aktualisieren.
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| * Für die Schnittflächen muss zusätzlich mittels festgelegter Abhängigkeit die Bewegung in Y-Richtung verhindert werden:<div align="center"> [[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_Belastungsanalyse_-_y-fixierung_schnittflaeche.gif| ]] </div>
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| * Mit dem reduzierten Netz gelingen unter Beachtung der Symmetriebedingungen nun vergleichbare Darstellungen, wie im FEMAP-Postprocessing:<div align="center"> [[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_Belastungsanalyse_-_ergebnis-mises_im_schnitt.gif| ]] </div>
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| * Die Rückstoßkräfte in den Abhängigkeiten als Auflagereaktion auf die Belastung enthalten nun auch die inneren Kräfte in der Schnittebene. Wir betrachten zuerst die festgelegte Abhängigkeit am unteren Lochrand:<div align="center"> [[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_Belastungsanalyse_-_rueckstoszkraft_auflager.gif| ]] </div>
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| * In Z-Richtung wirkt die Gegenkraft zur Streckenlast auf dem oberen Lochrand.
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| * In Y-Richtung wirkt eine wesentlich höhere Kraft, welche im Modell die Bewegung der Schnittpunkte am Lochrand in Y-Richtung verhindert (Schnittkraft).
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| * Die Wirkung dieser Schnittkraft wird noch deutlicher bei der festgelegten Abhängigkeit entlang der Schnittebene:<div align="center"> [[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_Belastungsanalyse_-_rueckstoszkraft_symmetrieschnitt.gif| ]] </div>
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| * Die berechnete Kraftsumme ist in Y-Richtung erforderlich, um eine Bewegung der in der Schnittebene befindlichen Netzknoten in Y-Richtung zu verhindern.
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| * Die geringen Kräfte in X- und Z-Richtung resultieren aus den Scherspannungen entlang der Materialgrenzen.
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| === Frage 1 (Streckenlast) ===
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| # Wie groß ist der Maximalwert der Mises-Spannung im Gummimaterial. Der Wert aus der 2D-Axialsymmetrischen FEMAP-Simulation (mit Mittenknoten) ist zu vergleichen mit dem Wert aus der CAD-Belastungsanalyse. Unterschiede sind zu diskutieren.
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| # Wie stark wird der Gummipuffer zusammengedrückt (in Z-Richtung). Auch hier sind die Ergebnisse beider Simulationen zu vergleichen.
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| <div align="center"> [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_CAD-Belastungsanalyse_Preprocessing|←]] [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_CAD-Belastungsanalyse_Symmetrieschnitt|→]] </div> | | <div align="center"> [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_CAD-Belastungsanalyse_Preprocessing|←]] [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_CAD-Belastungsanalyse_Symmetrieschnitt|→]] </div> |
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Postprocessing
Insbesondere im Postprocessing wird deutlich, dass die Möglichkeiten der Ergebnis-Darstellung in einem CAD-System im Vergleich zu einem FEM-System eingeschränkt sind:
- Zumindest bis zur Version Autodesk Inventor 2013 wird die Ergebnis-Darstellung nur auf Oberflächen sichtbarer Bauteile generiert.
- Mit einer Schnittdarstellung kann man zumindest den Blick auf verdeckte Oberflächen ermöglichen (im Beispiel auf die Mantelfäche der Bohrung).
- Zur Erzeugung einer Schnittansicht muss man die Belastungsanalyse beenden. Innerhalb der Baugruppenansicht kann man unter MFL > Ansicht eine geeignete Schnittansicht erzeugen.
- Im Beispiel bietet sich ein Halbschnitt entlang der XZ-Ebene des Ursprungskoordinatensystems an:
- Achtung: Die Definition der Schnittdarstellung muss man unbedingt mit Kontextmenü > OK abschließen:
Nach Rückkehr in die Umgebung der Belastungsanalyse besteht jedoch leider keine Möglichkeit, auf diesen Schnitten die Farbverläufe zu erzeugen:
- Standardmäßig ist in der Belastungsanalyse-Umgebung nach dem Erstellen eines Netze die Drahtkörperansicht als visueller Stil aktiviert. Ergebnisse werden auf den sichtbaren äußeren Hüllflächen des Drahtgitters der Baugruppe als Farbverläufe dargestellt.
- Um die Ergebnisse auf der kompletten Oberfläche eines Bauteils darzustellen, muss man störende Bauteile als unsichtbar markieren (unsichtbare Stahlscheiben für die Gummihülse im folgenden Bild, zusätzlich wurde die Deformationsdarstellung abgeschalten):
- Infolge des Halbschnitts erhält man einen Blick auf die Innenseiten der Hüllfläche. Das Körpervolumen ist hohl.
- Da die extremen Belastungen häufig an äußeren und damit sichtbaren Konturen eines Bauteils auftreten, kann man mit diesen Einschränkungen der Ergebniss-Darstellung leben.
Wählt man als visuellen Stil Schattiert mit Kanten, so erkennt man deutlich, dass auf der Schnittfläche wirklich keine Ergebnisse dargestellt werden:
- Diesen Mangel des Postprozesses werden wir zumindest für den Fall symmetrischer Teile bei symmetrischer Belastung im Folgenden umgehen.
- Ziel ist die Darstellung der Ergebnisgrößen auf der Schnittfläche, um informationen zur Belastung im Innern der Bauteile zu erhalten.