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

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1. Komplex im FEM-Tutorial

FEM-Prozess (Beispiel "flaches Bauteil")

Autor: Dr.-Ing. Alfred Kamusella

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

- Georg Christoph Lichtenberg -

0. Einleitung

• Beispiel
• Maßsystem

A1. CAD-Modell basierter Prozess (innerhalb von Autodesk Fusion) ==> wird zur Zeit erarbeitet!

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 Tool für Belastungsanalysen einbinden
• Netzgenerierung
• Hinzufügen der Lasten (Loads)
• Abhängigkeiten definieren (Constraints)

2. Modellberechnung

• Belastungsanalyse

3. Postprocessing (Ergebnisse)

1. Auflage-Reaktionen
2. Vergleichsspannung
3. Deformation
4. Beanspruchung (Sicherheitsfaktor)

...

A2. CAD-Modell basierter Prozess (innerhalb von Autodesk Inventor)

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 Tool für Belastungsanalysen einbinden
• Netzgenerierung
• Hinzufügen der Lasten (Loads)
• Abhängigkeiten definieren (Constraints)

2. Modellberechnung

• Belastungsanalyse

3. Postprocessing (Ergebnisse)

1. Auflage-Reaktionen
2. Vergleichsspannung
3. Deformation
4. Beanspruchung (Sicherheitsfaktor)

4. Reduktion auf 2D-Modell

• 2D-Modell in der Mittelebene eines flachen Bauteils

5. Konstruktive Änderung

• Spielpassung auf biegesteifem Bolzen

6. Modal-Analyse

• Resonanz-Frequenzen mit fixiertem Lochrand

B. CAD-Modell basierter Prozess (mit separatem FEM-Programm)

• CAD-Modell in FEM-Programm übertragen
• Grundlagen zum User-Interface des FEM-Programms
• Netzgenerierung
• Knotenmengen selektieren für das Definieren von Randbedingungen (Loads & Constraints)
• Hinzufügen der Abhängigkeiten (Constraints) und Lasten (Loads)

2. Modellberechnung

• Analyse (Simulation)

3. Postprocessing (Ergebnisse)

• Auflage-Reaktionen
• Vergleichsspannung
• Deformation
• Beanspruchung (Sicherheitsfaktor)

4. Modifizierte Randbedingungen

• Spielpassung auf biegesteifem Bolzen

5. Lokale Netzverfeinerung

• Tetraederverfeinerung am fixierten Lochrand

6. Modal-Analyse

• Resonanz-Frequenzen mit fixiertem Lochrand

C. Strukturierte Netzerzeugung (2D)

• Strukturierte Vernetzung (Mapped Mesh)
• Strukturierte Vernetzung (Geometrie)
• Strukturierte Vernetzung (Superstruktur)
• Z88Aurora-Symmetriemodell (Lochrand fixiert)
• Z88Aurora-Symmetriemodell (Spielpassung)

D. Zusammenfassung

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

Einzusendende Ergebnisse

• Teilnehmer der Lehrveranstaltung "Finite Elemente Methode" schicken ihre Ergebnisse per Mail an a.kamusellatu-dresden.de
• Die in der Übungsanleitung gestellten Fragen sind im Text der Mail 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.
• Die Ergebnis-Konturen sind mit der max. Anzahl möglicher diskreter Farbabstufungen in einem günstigen Werte-Bereich darzustellen.
• Als Anhang dieser Mail mit (xx=Teilnehmer-Nummer 01...99) ist ein Archiv-File FEM1_xx (z.B. als .zip / .7z / .rar ) mit allen Projekt-Ordnern (inklusive Inhalt!) und den erstellten Z88-Materialdateien zu senden.

Hinweise:

• Da ein Senden der sehr großen Archiv-Datei (ca. 30 MB) per Mail meist nicht möglich ist, muss diese Archiv-Datei z.B. über einen Link zur privaten DropBox, zum privaten TUD-Webspace oder zum TUD-Cloudstore zum Laden bereitgestellt werden.
• Die Dateien dieser Übung umfassen mehr als 100 MByte. Teilnehmer der Lehrveranstaltung "Finite Elemente Methode" sichern den aktuellen Bearbeitungszustand auf privaten Datenträgern.
• Auf dem Home-Verzeichnis der benutzten Windows-Domäne (PC-Pool) sind jeweils nur die Dateien der aktuellen FEM-Übung als Arbeitsversion zu speichern!

Einsendeschluss:

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

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