Software: Z88-Programme

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Praktische Einführung in die Finite Element Methode (FEM)

(Archivierte Übungen mit Z88 Aurora und Z88 Arion - Stand 2021)

Autor: Dr.-Ing. Alfred Kamusella

Installation der erforderlichen Software:

• Z88Aurora/Z88Arion-Installation
• Autodesk AutoCAD (Installation und Benutzer-Oberfläche) = Geometrie-Editor für Z88-Programme

A.1 CAD-Modell basierter Prozess für ein Bauteil 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

A.2 Strukturierte Netzerzeugung Bauteil (2D) im FEM-Programm (Z88-Aurora)

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

B.1 CAD-Modell basierter Prozess für eine Baugruppe

1. Preprocessing
   • Baugruppenhandling in Z88Aurora (Prinzip)
   • Vernetzung der Einzelteile
   • Zusammenbau und Kontaktierung der Einzelteile
   • Hinzufügen der Abhängigkeiten (Constraints) und Lasten (Loads)
2. Modellberechnung
   • Analyse (Simulation)
3. Postprocessing (Ergebnisse darstellen/auswerten)
   • Ergebnis-Darstellung (Streckenlast)
4. Modifizierte Belastungen
   • Unterschiedliche Belastungsfälle (Flächenlast, Eigengewicht, Rotation, Thermisch)

B.2 Strukturierte Netzerzeugung für Rotationsteile

• Hexaeder-Netz für thermo-mechanische Analyse (3D)
• Axial-symmetrische Volumen-Elemente (2D)

B.3 Nichtlineare Probleme der Strukturmechanik

• Nichtlineare Deformation
• Nichtlineare Materialeigenschaften

C. Optimierung mech. Strukturen mit bionischen Prinzipien

• Optimality‐Criterion Verfahren (OC-Verfahren in Z88Arion)
• Soft‐Kill‐Option Verfahren (SKO-Verfahren in Z88Arion)
• Multikriterielle Topology Optimization for Stiffness and Stress (TOSS-Verfahren in Z88Arion)

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