Software: FEM - Tutorial - 3D-Mechanik - CAD-Belastungsanalyse Postprocessing: Unterschied zwischen den Versionen

Aus OptiYummy
Zur Navigation springenZur Suche springen
KKeine Bearbeitungszusammenfassung
KKeine Bearbeitungszusammenfassung
 
(20 dazwischenliegende Versionen von 2 Benutzern werden nicht angezeigt)
Zeile 1: Zeile 1:
[[Software:_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik|&uarr;]] <div align="center"> [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_CAD-Belastungsanalyse_Preprocessing|&larr;]] [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_CAD-Belastungsanalyse_Lastfaelle|&rarr;]] </div>
[[Software:_Autodesk_Inventor_Professional|&uarr;]] <div align="center"> [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_CAD-Belastungsanalyse_Preprocessing|&larr;]] [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_CAD-Belastungsanalyse_Symmetrieschnitt|&rarr;]] </div>
<div align="center"> '''Postprocessing''' </div>
<div align="center"> '''Postprocessing''' </div>
 
[[Datei:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_belastungsanalyse_auswahl_schnittansicht.gif|right]]
Insbesondere im ''Postprocessing'' wird deutlich, dass die Möglichkeiten der Ergebnis-Darstellung in einem CAD-System im Vergleich zu einem FEM-System eingeschränkt sind:
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 2010'' wird die Contour-Darstellung nur auf Oberflächen sichtbarer Bauteile generiert.
* Zumindest bis zur Version ''Autodesk Inventor 2018'' wird die Ergebnis-Darstellung nur auf Oberflächen sichtbarer Bauteile generiert.
* Eine Schnittansicht in einer Baugruppe zu erzeugen, ist über die '''MFL'''-Registerkarte '''''Ansicht''''' (Viertel bis Dreiviertel '''''Schnittansicht''''') nach Definition geeigneter Arbeitsebenen kein Problem. Jedoch besteht leider keine Möglichkeit, auf diesen Schnitten die Farbverläufe zu erzeugen (in der Übung nicht durchführen!):
* Mit einer Schnittdarstellung kann man zumindest den Blick auf verdeckte Oberflächen ermöglichen (im Beispiel auf die Mantelfäche der Bohrung).
<div align="center"> [[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_Belastungsanalyse_-_ergebnis-halbschnitt.gif| ]] </div>
* Unter '''''MFL > Ansicht''''' kann man eine geeignete Schnittansicht auswählen, wenn man den Modell-Explorer von "Studie" auf "Baugruppe" umgeschalten hat.  
* Einen Blick ins Innere einer Baugruppe gelingt nur durch Ausschalten der Sichtbarkeit von Bauteilen, wie das im obigen Bild für die Stahlscheiben erfolgte.
* Im Beispiel bietet sich ein Halbschnitt entlang der XZ-Ebene des Ursprungskoordinatensystems an:<div align="center"> [[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_belastungsanalyse_auswahl_schnittebene.gif| ]] </div>
* Da die extremen Belastungen häufig an äußeren und damit sichtbaren Konturen eines Bauteils auftreten, kann man mit diesen Einschränkungen leben.
Nach Rückkehr in die "Studie"-Ansicht des Modell-Explorers und in die Registerkarte "Analyse" der '''MFL''' besteht jedoch leider keine Möglichkeit, auf diesen Schnitten 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.
=== Symmetrieschnitt durch Baugruppe ===
* 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):<div align="center"> [[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_Belastungsanalyse_-_ergebnis-halbschnitt.gif| ]] </div>
 
* Infolge des Halbschnitts erhält man einen Blick auf die Innenseiten der Hüllfläche. Das Körpervolumen ist hohl.
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:
* Da die extremen Belastungen häufig an äußeren und damit sichtbaren Konturen eines Bauteils auftreten, kann man mit diesen Einschränkungen der Ergebniss-Darstellung leben.
* Aktivieren der '''''MFL-Modell'''''-Registerkarte zum Modellieren des "Schnittwerkzeugs".
* Kontextmenü '''''Neue Skizze''''' auf Deckfläche der oberen Stahlscheibe:<div align="center"> [[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_Belastungsanalyse_-_symmetrie_skizze.gif| ]] </div>
* '''''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>
* '''''Geometrie projizieren''''' - äußere Kreiskante der Stahlscheibe
* '''''Rechteck''''' (zwei Punkte) als Schnittprofil:
** 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>
** Diagonale Ecke möglichst unsymmetrisch in Bezug auf Stahlscheibe setzen, um die Symmetrie danach durch zusätzliche Abhängigkeiten zu definieren.
** 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>
** Abhängigkeit '''''Koinzident''''' zwischen Mittelpunkt der Rechteckseite und Kreislinie:<div align="center"> [[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_Belastungsanalyse_-_rechteck_an_kreis.gif| ]] </div>
Damit ist das rechteckige Schnittprofil unabhängig vom Pufferdurchmesser immer hinreichend groß:
* Wir beenden die Skizze.  
* 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>
 
Nach Wechsel in die Belastungsanalyse müssen wir die Simulation entsprechend der Symmetrieeigenschaften umkonfigurieren:
* Die Kraft der Streckenlast darf nur noch 50 N betragen.
* Die (automatischen) Kontakte muss man aktualisieren.
* 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>
* 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>
* 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>
* In Z-Richtung wirkt die Gegenkraft zur Streckenlast auf dem oberen Lochrand.
* In Y-Richtung wirkt eine wesentlich höhere Kraft, welche im Modell die Bewegung der Schnittpunkte am Lochrand in Y-Richtung verhindert (Schnittkraft).
* 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>
* Die berechnete Kraftsumme ist in Y-Richtung erforderlich, um eine Bewegung der in der Schnittebene befindlichen Netzknoten in Y-Richtung zu verhindern.
* Die geringen Kräfte in X- und Z-Richtung resultieren aus den Scherspannungen entlang der Materialgrenzen.
 
 
=== Frage 1 (Streckenlast) ===


# 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.
Wählt man als visuellen Stil '''Schattiert mit Kanten''', so erkennt man deutlich, dass auf der Schnittfläche wirklich keine Ergebnisse dargestellt werden:<div align="center"> [[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_Belastungsanalyse_-_ergebnis-halbschnitt_schattiert.gif| ]] </div>
# Wie stark wird der Gummipuffer zusammengedrückt (in Z-Richtung). Auch hier sind die Ergebnisse beider Simulationen zu vergleichen.
* 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.


<div align="center"> [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_CAD-Belastungsanalyse_Preprocessing|&larr;]] [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_CAD-Belastungsanalyse_Lastfaelle|&rarr;]] </div>
<div align="center"> [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_CAD-Belastungsanalyse_Preprocessing|&larr;]] [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_CAD-Belastungsanalyse_Symmetrieschnitt|&rarr;]] </div>

Aktuelle Version vom 7. Februar 2020, 14:31 Uhr

↑

Postprocessing
Software FEM - Tutorial - 3D-Mechanik - belastungsanalyse auswahl schnittansicht.gif

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 2018 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).
  • Unter MFL > Ansicht kann man eine geeignete Schnittansicht auswählen, wenn man den Modell-Explorer von "Studie" auf "Baugruppe" umgeschalten hat.
  • Im Beispiel bietet sich ein Halbschnitt entlang der XZ-Ebene des Ursprungskoordinatensystems an:
    Software FEM - Tutorial - 3D-Mechanik - belastungsanalyse auswahl schnittebene.gif

Nach Rückkehr in die "Studie"-Ansicht des Modell-Explorers und in die Registerkarte "Analyse" der MFL besteht jedoch leider keine Möglichkeit, auf diesen Schnitten 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):
    Software FEM - Tutorial - 3D-Mechanik - Belastungsanalyse - ergebnis-halbschnitt.gif
  • 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:

Software FEM - Tutorial - 3D-Mechanik - Belastungsanalyse - ergebnis-halbschnitt schattiert.gif
  • 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.
Abgerufen von „http:///index.php?title=Software:_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_CAD-Belastungsanalyse_Postprocessing&oldid=23558“