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

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
   1. Postprocessing (Ergebnisse)
   2. Auflage-Reaktionen
   3. Vergleichsspannung
   4. Deformation
   5. Beanspruchung (Sicherheitsfaktor)
3. Weiterer Lastfall
   • Spielpassung auf biegesteifem Bolzen
4. Modal-Analyse
   • Resonanz-Frequenzen mit fixiertem Lochrand

B. CAD-Modell basierter Prozess mit separatem FEM-Programm → Z88-Aurora

1. Präprocessing
   • 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) im FEM-Programm → Z88-Aurora

• 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.
• 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.
• Als Anhang dieser Mail mit (xx=Teilnehmer-Nummer 01...99) ist ein Archiv-File FEM1_xx (z.B. als .zip / .7z / .rar ) mit allen Z88-Projekt-Ordnern (inklusive Inhalt!) und der Fusion-Archivdatei 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 ca. 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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