Software: CAD - Tutorial - Optimierung - Probabilistik Detail-Analyse

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Detail-Analyse des Feder-Querschnitts

Um im Rahmen der Trial-Version von OptiY eine detaillierte Toleranz-Analyse des Feder-Querschnitts vornehmen zu können, konfigurieren wir den erforderliche Experiment-Workflow in folgenden Schritten:

• Experiment Toleranzanalyse duplizieren
• Duplikat umbenennen in Detail-Analyse
• Als Startup-Experiment auswählen
• Aktivieren Ansicht > Workflow
• Transfer-Variable für Streuung Dicke_ löschen
• Streuung Laenge_ umbenennen in Breite_ (wegen Trial-Version nicht löschen und neue Streuung!)
  
• Eingang Dicke_ verknüpfen mit CAD-Modellparameter t_xx der Biegefeder
• Eigenschaften der Dicken-Streuung entsprechend denen der Breiten-Streuung:
  
• In diesem Experiment sind die aktuellen Abmessungen von Dicke und Breite innerhalb des Streubereiches voneinander unabhängig. D.h., es können auch Rechteck-Querschnitte entstehen!

Die Ersatzfunktionen in den Schnittdiagrammen werden sich nur unwesentlich verändern:

• Die Zusammenhänge zwischen den Ergebnisgrößen und den Streuungen sind fast linear.
• Die angezeigten nichtlinearen Zusammenhänge in zwei Diagrammen resultieren aus der Interpretation von "Rauschen", weil sich die Ergebnisgrößen innerhalb des Streubereiches hier praktisch nicht ändern. D.h., es existiert in diesen Fällen keine Abhängigkeit zwischen Streugröße und Ergebnisgröße!

Die detaillierte Analyse unter Berücksichtigung der unabhängigen Streuung beider Querschnittskanten liefert eine wichtige Erkenntnis in Hinblick auf die zu ungenaue Federkonstante:

• Die Streuung der Federkonstante wird zu ca. 80% durch die Toleranz der Federdicke bestimmt:
  
• Die restlichen 20% der Streuung der Federkonstante werden zu gleichen Teilen von der Breiten-Toleranz und dem E-Modul des Materials bestimmt.

Bisher haben wir die Genauigkeitsforderung für die Federkonstante von ±10% in den Restriktionsgrenzen noch nicht berücksichtigt. Dies werden wir jetzt nachholen, um Aussagen zur Ausschussquote zu erhalten (im Beispiel für Nennwert=140 N/m):

• Wichtig: nach der Änderung der Grenzen muss die Probabilistik neu berechnet werden, um z.B. die Ausschussquote zu aktualisieren.
• In der Verteilungsdichte der Federkonstante sind nun unzulässige Lösungen rot markiert und die Versagenswahrscheinlichkeit ist eingetragen:
  
• Im Beispiel liegen ca. 7% aller Federn mit ihrer Federkonstante außerhalb der Forderung von ±10%.
• Die Toleranz (T=6·σ) der Federkonstante ergibt sich nun zu ±16,5% um ihren Nennwert.
• Der geringere Wert im Vergleich zur vorherigen Analyse resultiert aus der realistischeren Annahme unabhängiger Streuungen für die Kanten-Maße des Querschnitts.
• Um die Streuung der Federkonstante auf ±10% zu verringern, sollte die Biegefeder mit einer enger tolerierten Dicke gefertigt werden.
• Welche Toleranz für das Maß der Dicke maximal zulässig ist, werden wir mit Hilfe der im folgenden Abschnitt beschriebenen Toleranz-Optimierung ermitteln.
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