Software: FEM - Tutorial - FEM-Prozess 2D-Bauteil

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1. Komplex im FEM-Tutorial

FEM-Prozess (Beispiel "flaches Bauteil")

Autoren: Dr.-Ing. Alfred Kamusella, Dipl.-Ing. Christoph Steinmann, Dr.-Ing. Richard Günther

Die Leute, die niemals Zeit haben, tun am wenigsten.

- Georg Christoph Lichtenberg -

0. Einleitung

• Beispiel
• Maßsystem

A. CAD-Modell basierter Prozess im CAD-System (Autodesk Fusion)

1. Preprocessing (Modellbildung)
   • Geometrie (CAD-Modell)
     1. Projekt-Definition
     2. Bauteil-Definition
     3. Grundkörper (Skizziertes Element)
     4. Bohrung (Platziertes Element)
     5. Abrundung (Platziertes Element)
     6. Definition physikalischer Eigenschaften (Material)
   • CAD-Modell in Umgebung für Belastungsanalysen einbinden
   • Netzgenerierung
   • Hinzufügen der Lasten (Loads)
   • Abhängigkeiten definieren (Constraints)
2. Modellberechnung
   • Modellvalidierung als Grundlage der Belastungsanalyse
   • Postprocessing (Ergebnisse)
   1. Auflage-Reaktionen
   2. Vergleichsspannung
   3. Deformation
   4. Beanspruchung (Sicherheitsfaktor)
3. Weiterer Lastfall
   • Spielpassung auf biegesteifem Bolzen
4. Modal-Analyse
   • Resonanz-Frequenzen mit fixiertem Lochrand

B. CAD-Modell basiert mit separatem FEM-Programm (Ansys Mechanical)

1. Präprocessing
   • CAD-Modell in FEM-Programm übertragen
   • Grundlagen zum User-Interface des FEM-Programms
   • Netzgenerierung
   • Definieren von Randbedingungen (Lasten & Lagerungen)
2. Modellberechnung
   • Analyse (Simulation)
3. Postprocessing (Ergebnisse)
   • Auflage-Reaktionen
   • Vergleichsspannung
   • Deformation
   • Beanspruchung (Sicherheitsfaktor)
4. Modifizierte Randbedingungen
   • Spielpassung auf biegesteifem Bolzen
5. Modal-Analyse
   • Resonanz-Frequenzen mit fixiertem Lochrand

C. 2D-Modell im FEM-Programm (Ansys Mechanical)

• Ableiten eines 2D-Modells
• 2D-Belastungsanalyse

D. Strukturierte Netzerzeugung (2D) im FEM-Programm (Ansys Mechanical)

• Strukturierte Vernetzung (Mapped Mesh)
• Strukturierte Vernetzung (Geometrie)
• Strukturierte Vernetzung (Flächenvernetzung)
• Ansys-Symmetriemodell Belastungsanalyse

E. Zusammenfassung

• Elastostatische Finite-Elemente-Simulation (Grundlagen)
• Ergebnis-Aufbereitung

Einzusendende Ergebnisse

• Teilnehmer der Lehrveranstaltung "Finite Elemente Methode" laden ihre Ergebnisse im Opalkurs hoch.
• Die in der Übungsanleitung gestellten Fragen sind im bereitgestellten PDF-Dokument zu beantworten.
• Alle Modell-Szenarien sind mit der max. zulässigen Kraft für einen Sicherheitsfaktor ≥ 2 der Lasche zu konfigurieren und zu simulieren, falls diese Kraft ermittelt werden sollte.
• Der Inhalt des in Fusion 360 bearbeiteten Projektes ist mittels Datei > Exportieren > (Typ=*.f3d auf dem eigenen Computer) als Fusion-Archivdatei zu speichern: Lasche_xx.f3d.
• Das gesamte Ansys-Projekt muss über die Workbench mit Datei > Archiv ebenfalls als Archiv "FEM1_Ansys_xx.wbpz" gesichert werden. Dabei sind beide Haken im Sicherungsdialog zu setzen (Ergebnisse und externe Daten sichern)!
• Für den Upload bei Opal mit (xx=Teilnehmer-Nummer 01...99) ist ein Archiv-File FEM1_xx (z.B. als .zip) mit der Fusion-Archivdatei und dem archivierten Ansys-Projekt zu senden.

Hinweise:

• Da das Hochladen der sehr großen Archiv-Datei (ca. 130 MB) etwas Zeit in Anspruch nehmen kann, sollte man für die Abgabe genug Reserve vorhalten.
• Die Dateien dieser Übung umfassen ca. 300 MByte. Teilnehmer der Lehrveranstaltung "Finite Elemente Methode" sichern den aktuellen Bearbeitungszustand auf ihrem Home-Laufwerk (Z:) oder auf privaten Datenträgern. Das Datenlaufwerk D: wird automatisch gelöscht.

Einsendeschluss:

• Die Nacht vor dem nächsten Übungskomplex. Die Nacht endet morgens um 10:00 Uhr.

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