Software: Autodesk Simulation Mechanical

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Praktische Einführung in die Finite Element Methode (FEM)

(Archivierte Übungen mit Autodesk Simulation Mechanical - Stand 2017)

Autor: Dr.-Ing. Alfred Kamusella

Autodesk Inventor:

• Das CAD-System Autodesk Inventor stellt eine direkte Schnittstelle zum FEM-Programm Autodesk Simulation Mechanical bereit. So können auf Basis der erstellten CAD-Modelle nicht nur einfache Belastungsanalysen, sondern auch anspruchsvolle Finite Elemente Simulationen durchgeführt werden.
• Seit einigen Jahren bemüht sich Autodesk mit großem Aufwand um einen engen Kontakt zum Ingenieurnachwuchs. Schüler und Studenten können kostenlos auf eine breite Produktpalette zugreifen, die auch Autodesk Simulation Mechanical in der jeweils aktuellen Version umfasst. Voraussetzung ist eine Registrierung beim Internetportal www.autodesk.com/education.
• Die für die Erstellung der CAD-Modelle mit Autodesk Inventor erforderlichen Bearbeitungsschritte werden im Rahmen des FEM-Tutorials detailliert beschrieben. Vorkenntnisse zu diesem CAD-System sind hierfür nicht erforderlich.
• Die verwendete Inventor-Version darf nicht neuer sein, als die Version von Simulation Mechanical!

Autodesk Simulation Mechanical:

• Neueste Produkt-Info:
  • Kurz vor Beginn der Lehrveranstaltung FEM im Sommersemester 2017 stellte es sich heraus, dass Autodesk den Vertrieb von Simulation Mechanical am 21. März 2017 eingestellt hat.
  • Die Software ist auch für bereits registrierte Autodesk-Education-Nutzer im Download-Bereich nicht mehr zu finden. Die Software wird jedoch noch bis 2019 von Autodesk mit Hotfixes gepflegt.
  • Teilnehmer der Lehrveranstaltung erhalten bei Bedarf eine Education-Lizenz für die private Installation von Simulation Mechanical vom Betreuer!
  • Ursprünglich sollte ab Sommersemester 2018 wird das FEM-Tutorial auf die Software Autodesk Nastran-In-CAD umgestellt werden. Die endgültige Umstellung erfolgt jedoch auf das FEM-Programm Z88Aurora®, mit dem das Anliegen dieser Lehrveranstaltung wesentlich besser erfüllt werden kann.
• Betriebssystem-Hinweis:
  • Seit der Version Autodesk Simulation Mechanical 2015 existiert diese Software nur noch in der 64-Bit-Version. D.h., diese Version läuft nur unter Windows 64-Bit!
  • Besitzt man nur ein 32-Bit-Window, so ist es noch möglich, die Übungen mit den 2014-er Versionen von Autodesk Inventor und Simulation Mechanical zu bearbeiten.
  • Die Installation und Inbetriebnahme von Autodesk Simulation Mechanical entspricht der von Autodesk Inventor, wie dies im OptiYummy-CAD-Tutorial beschrieben ist.
• Grafikkarten-Hinweis:
  • Standardmäßig wird für die Darstellung der Ergebnisse in Form von Farbverläufen auf dem FEM-Netz eine Grafikkarte vorausgesetzt, welche OpenGL zur "Hardwarebeschleunigung" unterstützt. Ansonsten erscheint kein Farbverlauf auf dem Bauteil.
  • Wird ein Intel Core Prozessor mit integrierter HD Graphic 3000/4000 benutzt, ist die Hardwarebeschleunigung zwar im Programms aktiviert, kann aber mangels Unterstützung durch die "echte" Hardware nicht ausgeführt werden (d.h., es werden keine farbigen Konturdarstellungen abgebildet).
  • Die Grafik-Konfiguration erreicht man in der Multifunktionsleiste des Programms unter Extras > Anwendungsoptionen > Grafiken > Hardware. Leider ist das Kästchen zum Deaktivieren der "OpenGL Hardware-Beschleunigung" grau (=nicht bedienbar).
  • Problem-Lösung:
    Man muss Autodesk Simulation Mechanical einmalig als Administrator ausführen (rechte Maus auf Desktop-Icon > Kontextmenü > Als Administrator ausführen), unabhängig davon, ob man als Nutzer bereits über Admin-Rechte verfügt! Dann kann man obige beschriebene OpenGL Hardware-Beschleunigung deaktivieren und die Anzeige der farbigen Ergebnis-Konturen funktioniert.
• Speicherbedarf-Hinweis:
  • Für die innerhalb der Übungen mit diesem Programm erstellten FEM-Modelle liegt der Speicherbedarf auf der Festplatte teilweise im Gigabyte-Bereich!
  • Teilnehmer der Lehrveranstaltung "Praktische Einführung in die FEM" können diese Dateien nicht mehr in ihrem Home-Verzeichnis auf dem Server des PC-Pools ablegen:
    • Während der Übungen ist ein temporärer Ordner auf der lokalen Arbeitsplatte E: zu verwenden.
    • Für den Datentransport wird ein USB-Datenträger empfohlen.
    • Zusätzlich wird Netzwerk-Speicher benötigt, über den auch die Abgabe der Lösungsdateien beim Betreuer erfolgt.
    • Während der Bearbeitung eines Übungskomplexes kann der Netzwerkspeicher als Backup-Medium dienen, um Datenverluste zu vermeiden.

Übungsbausteine

1. FEM-Prozess (Beispiel 2D-Mechanik)
2. 3D-Mechanik (Solid-Modelle)
3. Elektrostatisches Feld
4. Elektrisches Flussfeld
5. Gekoppelte Feldprobleme (Wärme-Mechanik)

Materialdaten

• Aufbau einer Autodesk-Materialbibliothek (PDF) - Autor: Felix Kirsten

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