Software: FEM - Tutorial - Belastung - Modelltransfer

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CAD-Modell in FEM-Modul transferieren

Das FEM-Programm Autodesk Simulation Multiphysics kann man unabhängig vom CAD-Programm Autodesk Inventor starten und benutzen. Es zeichnet sich zur Zeit jedoch folgender Trend ab:

1. Das CAD-Programm besitzt eine zentrale Stellung innerhalb einer aus unterschiedlichsten Programm-Modulen zusammengesetzten CAD-Suite. Dies ergibt sich aus der vorrangigen Stellung des CAD-Modells im Produktmodell.
2. Es wird angestrebt, dass andere Modell-Formen möglichst viele der bereits im CAD-Modell abgebildeten Objekt-Eigenschaften übernehmen. Das trifft auch für die Modell-Form "Finite Element Modell" zu.
3. Für die unterschiedlichen Modell-Formen werden jeweils separate Programm-Module in einer CAD-Suite bereitgestellt. Im Sinne eines durchgängigen Entwurfsprozesses sollte das CAD-Programm die Überführung der CAD-Modell-Eigenschaften in die jeweils zusätzlich benötigte Modell-Form veranlassen.

Das können wir am Beispiel der "Finite Element Simulation" nachvollziehen:

• In der MFL-Registerkarte Umgebungen sind alle Module aufgeführt, welche direkt in das CAD-System integriert sind:
  
• Darunter befindet sich auch eine FEM-basierte Belastungsanalyse, welche in einem Übungskomplex des CAD-Tutorials behandelt wird.
• Wir werden im Rahmen dieses FEM-Tutorials jedoch das externe Zusatzmodul Simulation Multiphysics benutzen:
  

• Simulation starten führt zum Start des FEM-Moduls mit dem transferierten CAD-Modell.
• Modell vereinfachen ermöglicht bei geometrisch komplizierten CAD-Modellen das Weglassen "unwichtiger" Details für die FEM-Simulation (hier nicht erforderlich).

Nach dem Start der Simulation dauert esd eine gefühlte Ewigkeit, bis sich das FEM-Programm mit der Frage nach gewünschten Berechnungsart meldet:

• Ein Blick in die möglichen Berechnungsarten lässt ein beträchtliches Analyse-Potential erahnen.
• Die Standard-Einstellung "Statische Spannung mit linearen Materialmodellen" müssen wir wählen,um vergleichbare Ergebnisse zu unseren Simulationen im FEMAP zu erhalten.

Vorbereitet für die gewählte Berechnungsart erscheint dann das anhand des CAD-Bauteilmodells generierte FEM-Modell:

• Das FEM-Modell kann nur die Informationen enthalten, welche bereits im CAD-Modell vorhanden sind. Bei einem Bauteil sind das die Geometrie (Form) und die Materialparameter (Stoff).
• Da im Beispiel innerhalb des CAD-Programms die Geometrie in Millimeter gemessen wird, wurde nicht das System mks(SI) benutzt, sondern ein "benutzerdefiniertes Einheitensystem" definiert:

• Die automatische Wahl des Einheitensystems sollte man beibehalten. Statt "Meter" wie bei mks(SI) werden alle Abmessungen in "Millimeter" angegeben. Falls es dadurch Probleme bei der Umrechnung oder der Anschaulichkeit von Stoff- und Belastungswerten gibt, sollte man das Einheitensystem später ändern:
  
• In den folgenden Schritten werden wir die noch fehlenden FEM-spezifischen Modell-Eigenschaften ergänzen.

Hinweise zum Material:

• Die im CAD-Modell definierten Material-Werte erscheinen noch nicht in der Baumstruktur des FEM-Modells.
• Zum Glück wurden diese Werte jedoch aus dem CAD-Modell übernommen!
• Sie werden erst sichtbar, wenn man den Elementtyp für die Vernetzung spezifiziert hat.

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