Software: FEM - Tutorial - 3D-Mechanik - CAD-Belastungsanalyse Preprocessing

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Preprocessing (Material, Load, Constraint, Kontakte, Netz)

Zur Durchführung der belastungsanalyse wechseln wir nun in die dafür bereitgestellte Arbeitsumgebung (MFL > Umgebungen > Belastungsanalyse). Soweit es möglich ist, werden wir alle im FEMAP untersuchten Lastfälle als Simulationen in dieser Umgebung nachvollziehen. Dabei müssen wir jedoch die vorhandenen Unterschiede beachten:

• Im Unterschied zum FEMAP-Modell generieren wir im CAD-System ein vollständiges FE-Netz.
• Im Autodesk Inventor 2010 kann man (noch) keine thermische Belastung defineren.

Wir vollziehen den gesamten FEM-Prozess zuerst ausführlich am Beispiel der Streckenlast. Dazu erstellen wir eine neue Simulation Streckenlast:

1. Material zuweisen

• Die den Bauteilen zugewiesenen Materialien stehen auch für die Belastungsanalyse zur Verfügung:
  

2. Hinzufügen der Lasten (Loads)

• Die Druck-Kraft von 100 N wird dem äußeren Lochkante der oberen Stahlscheibe zugewiesen.

3. Randbedingungen definieren (Constraints)

• Um das Bauteilteil genauso symmetrisch zu belasten wie in der FEMAP-Simulation, muss die Gegenkraft auf den Lochrand der unteren Stahlscheibe aufgebracht werden.
• Die Gegenkraft entsteht als Auflagereaktion in geeignet definierten Randbedingungen.
• Wir definieren die Abhängigkeit "fest" auf der äußeren Lochkante der unteren Stahlscheibe:
  

4. Kontakte zwischen Bauteilen definieren

• Die Anordnung der Bauteile innerhalb der Baugruppe wurden bereits über Zusammenbau-Abhängigkeiten definiert (im Beispiel durch "Einfügen").
• Damit ist aber noch nicht definiert, wie sich die einzelnen Kontaktflächen zwischen den Bauteilen bei einer Belastung der Baugruppe verhalten (z.B. Starr verbunden? / Aufeinander gleitend? / usw. ).
• Deshalb müssen in Vorbereitung der FE-Simulation die Eigenschaften der Kontakte zwischen den Bauteilen näher spezifiziert werden.
• Im Beispiel genügt für die Kontaktflächen die Standardannahme "Fest verbunden", welche durch die Funktion Automatische Kontake anhand der konkreten Baugruppen-Geometrie ermittelt wird:
  
• Zwischen den Stahlscheiben und der gummihülse werden die Kontakte automatisch ergänzt. Mittels Kontextmenü Kontakt Bearbeiten werfen wir einen Blick in die Liste möglicher Kontakt-Eigenschaften, ohne eine Änderung vorzunehmen:
  
• Bis auf den Feder-Kontakt erhält man bei allen Kontakt-Paarungen keinen Zugriff auf Kontakt-Parameter. Beim Feder-Kontakt kann man Steifigkeiten senkrecht und tangential zur Kontaktstelle angeben.

5. Vernetzung

• Ausgehend von unseren Erfahrungen mit der Belastungsanalyse eines Bauteils lassen wir die (globalen) Netzeinstellungen vorläufig unverändert (Standard-Vorgaben).
• An den Stellen, wo wir die stärksten Gradienten der mechanischen Spannung erwarten, verkleinern wir mittels Lokaler Netzsteuerung die Elementgröße. Das betrifft vor allem die Kanten zwischen den Stahlscheiben und der Gummihülse.
• Es es ist nicht ganz einfach, die praktisch übereinander liegenden Kanten von Stahlscheibe und Gummihülse gezielt auszuwählen. Deshalb sollte man störende Bauteile jeweils ausblenden. Wir machen zuerst die Gummihülse unsichtbar:
  
• Nun können wir ungestört die Lochwände der Stahlscheiben mit einer lokalen Netzsteuerung versehen (z.B. Elementgröße=0,1 mm):
  Datei:Software FEM - Tutorial - 3D-Mechanik - Belastungsanalyse - lokales netz stahl-loecher.gif

===>>> Hier geht es bald weiter !!!

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