Software: FEM - Tutorial - 3D-Mechanik - CAD-Belastungsanalyse Postprocessing: Unterschied zwischen den Versionen
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=== Symmetrieschnitt durch Baugruppe === | === Symmetrieschnitt durch Baugruppe === | ||
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 werden | 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: | ||
* '''''MFL-Modell''''' | * 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> | * 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''''' - 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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* '''''Rechteck''''' (zwei Punkte) als Schnittprofil: | * '''''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> | ** 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 definieren. | ** 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 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 und Kreislinie:<div align="center"> [[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_3D-Mechanik_-_Belastungsanalyse_-_rechteck_an_kreis.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: | Damit ist das rechteckige Schnittprofil unabhängig vom Pufferdurchmesser immer hinreichend groß: | ||
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Nach Wechsel in die Belastungsanalyse müssen wir die Simulation entsprechend der Symmetrieeigenschaften umkonfigurieren: | Nach Wechsel in die Belastungsanalyse müssen wir die Simulation entsprechend der Symmetrieeigenschaften umkonfigurieren: | ||
* Die Kraft der Streckenlast darf nur noch 50 N betragen. | * Die Kraft der Streckenlast darf nur noch 50 N betragen. | ||
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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> | * 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> | * 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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* Die geringen Kräfte in X- und Z-Richtung resultieren aus den Scherspannungen entlang der Materialgrenzen. | * Die geringen Kräfte in X- und Z-Richtung resultieren aus den Scherspannungen entlang der Materialgrenzen. | ||
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''' | # Wie groß ist für den Lastfall '''Streckenlast''' der Maximalwert der Mises-Spannung im Gummimaterial. Der Wert aus der 2D-Axialsymmetrischen FEMEP-Simulation ist zu vergleichen mit dem Wert aus der CAD-Belastungsanalyse. Unterschiede sind zu diskutieren. | ||
# Wie stark wird der Gummipuffer zusammengedrückt (in Z-Richtung). Auch hier sind die Ergebnisse beider Simulationen zu vergleichen. | |||
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Version vom 27. April 2010, 10:19 Uhr
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 2010 wird die Contour-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!):
- Einen Blick ins Innere einer Baugruppe gelingt nur durch Ausschalten der Sichtbarkeit von Bauteilen, wie das im obigen Bild für die Stahlscheiben erfolgte.
- Da die extremen Belastungen häufig an äußeren und damit sichtbaren Konturen eines Bauteils auftreten, kann man mit diesen Einschränkungen leben.
Symmetrieschnitt durch Baugruppe
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:
- Aktivieren der MFL-Modell-Registerkarte zum Modellieren des "Schnittwerkzeugs".
- Kontextmenü Neue Skizze auf Deckfläche der oberen Stahlscheibe:
- Geometrie projizieren - Ursprung-Koordinatensystem X-Achse und Y-Achse:
- Geometrie projizieren - äußere Kreiskante der Stahlscheibe
- Rechteck (zwei Punkte) als Schnittprofil:
- Fangen einer Ecke am Schnittpunkt zwischen projizierten Linien von X-Achse und Kreis:
- 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:
- Abhängigkeit Koinzident zwischen Mittelpunkt der Rechteckseite und Kreislinie:
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:
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:
- Mit dem reduzierten Netz gelingen unter Beachtung der Symmetriebedingungen nun vergleichbare Darstellungen, wie im FEMAP-Postprocessing:
- 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:
- 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:
- 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
- Wie groß ist für den Lastfall Streckenlast der Maximalwert der Mises-Spannung im Gummimaterial. Der Wert aus der 2D-Axialsymmetrischen FEMEP-Simulation ist zu vergleichen mit dem Wert aus der CAD-Belastungsanalyse. Unterschiede sind zu diskutieren.
- Wie stark wird der Gummipuffer zusammengedrückt (in Z-Richtung). Auch hier sind die Ergebnisse beider Simulationen zu vergleichen.
