Software: FEM - Tutorial - FEM-Prozess - Geometrie

Erstellen der Geometrie

Software FEM - Tutorial - FEM-Prozess - Beispiel - aufhaengung.gif

CAD-Import

Im Normalfall wird man versuchen, vorhandene CAD-Modelle als Geometrie für die Erstellung eines FEM-Modells zu importieren. Dazu wird im FEMAP unter File > Import > Geometry eine Menge unterschiedlichster CAD-Formate unterstützt. Der Geometrie-Import aus CAD-Modellen wird von der Demo-Version vollständig unterstützt.

Innerhalb dieses FEM-Tutorials werden wir die für die FEM-Modelle benötigte Geometrie ausschließlich mit den Funktionen des Hauptmenü-Punkts (Geometry) von FEMAP erstellen:

Damit ist man einfacher in der Lage, mit der 300-Knoten-Demoversion hinreichend gute FEM-Netze zu erstellen.
Die Abhängigkeit der FEM-Modelle von der Bauteil-Geometrie wird dadurch deutlicher.

Konfiguration des Arbeitsbereichs

Bevor man Geometrie definiert, sollte man die Position, die Größe und die Orientierung des Arbeitsbereiches für die Definition von 2D-Geometrie an die Erfordernisse des konkreten Bauteils anpassen. Außerdem kann man Fang und Raster einstellen.
Die Arbeitsfläche konfiguriert man mit Tools > Workplane <F2>. Hier sollte man die Darstellung der Arbeitsfläche aktivieren:

Software FEM - Tutorial - FEM-Prozess - Geometrie - workplane management.gif

Wir ändern für die Arbeitsfläche vorerst nur die Snap Options:

Software FEM - Tutorial - FEM-Prozess - Geometrie - snap to.gif

Gitter- und Linealteilung:

Ungleichförmig, Fangraster=1 mm in X bzw. Y, Linealbeschriftung im 5 mm-Abstand und dazwischen eine 5‑er Teilung

Arbeitsbereich:

X=0 bis 25 mm bzw. Y=0 bis 20 mm ohne automatische Anpassung an die Modellgröße mit Skalierung=100%

Lineal in X- bzw. Y-Richtung:

Beide darstellen

Fang-Modus:

Einrasten am nächstgelegenen Gitterpunkt (jedoch nur, wenn eine Koordinateneingabe erwartet wird!). Es werden alle Ziffernstellen einer "gefangenen" Koordinate übernommen (nicht nur die in der Dialogbox angezeigten!).

Raster-Darstellung:

als Punkte

Positionierung der Arbeitsfläche:

Nach dem OK für die Snap Options ist die Arbeitsfläche mit ihrem Raster nur noch als winziges Knäuel im Grafikfenster zu erkennen. Darstellgröße und Position müssen noch angepasst werden.
Für die Zoom-Funktion kann man das Rollrad der Maus benutzten (falls vorhanden).
Zur Manipulation der Sicht im Grafikfenster nutzt man überwiegend den View-Toolbar:
Wir platzieren das Gitter mittels Zoom und Verschiebung.

Eingabe der Geometrie-Daten

Es existieren verschiedene Möglichkeiten der Geometrie-Definition, wovon wir jetzt nur einige nutzen.
Das Definieren von Geometrie-Elementen erfolgt über den Hauptmenü-Punkt (Geometry).
Geometrie-Elemente reichen von Punkten über Linien und Flächen bis zu Körpern.
Wir konstruieren als Grundform des Blechs zuerst ein Rechteck (Geometry > Curve-Line > Rectangle):
Den ersten Eckpunkt setzen wir auf (0,0,0). Da dies bereit im Eingabefenster steht, können wir mit OK quittieren:
Die zweite Ecke des Rechtecks (z.B. 0.025xx, 0.01, 0) könnte man von Hand im Dialogfenster eingeben. Wir üben hier den Fang des Punktes im Grafikfenster (Klick linke Maus und Ergänzen der xx-Ziffern nach 0,025 im Dialogfenster) und OK.
Die Rechteck-Grundform des Teils soll nun Modifiziert werden - wir werden die Abrundungen an der rechten Seite erzeugen (Modify > Fillet). Diese Funktion erzeugt zwischen zwei Kurven-Enden einen tangential angepassten Bogen. Wir setzen den Radius=4 mm:
Das Herstellen des Bogens zwischen zwei Kurven ist nicht nur das einfache Abrunden einer Ecke! Es existieren vier Varianten, wie an der Ecke eines Rechtecks der Bogen eingefügt werden kann. Welche Variante generiert wird, ist abhängig von der Koordinate des gewünschten Bogen-Zentrums.
Um einen Bogen zu erzeugen, gehen wir wie folgt vor:
- Text-Cursor im Fillet-Dialog in Eingabefeld Curve1 und die erste Rechteckseite im Grafikfenster wählen (Identifikator der Linie erscheint im Eingabefeld).
- Text-Cursor steht jetzt bereits im Eingabefeld Curve2. Beim Auswählen der zweiten Rechteckseite klicken wir etwas neben die Seite (in den Quadranten, wo der Bogen-Mittelpunkt hin soll). Die Koordinate dieses Mausklicks wird als Zentrumskoordinate in den Fillet-Dialog übernommen.
- Nach Bestätigen mit OK wird die Abrundung erzeugt.
- Falls danach die Arbeitsfläche nicht mehr sichtbar ist, so beenden wir das Abrunden vorläufig mit <ESC>, Cancel oder (Schließen des Dialogfensters). Mittels (View > Autoscale > Visible) oder kürzer <Strg>+<A> rücken wir unsere Geometrie wieder ins Blickfeld.
- Dann öffnen wir erneut den "Fillet"-Dialog und runden die zweite Ecke ebenfalls ab (Bestätigen mit OK).
- Danach beenden wir das Abrunden mit <ESC>.
Nun soll das Loch auf der abgerundeten Seite erzeugt werden (Geometry > Curve-Circle > Center):
- Es wird die Eingabe des Mittelpunkts erwartet. Nach Fang des Mittelpunktes im Raster, Ergänzen der xx-Ziffern und OK erfolgt die Abfrage des Radius (=2 mm).
- Nach dem OK für den Radius könnte man weitere Kreise definieren. (Dialog beenden):
Die Platte kann als 2D-Problem behandelt werden, deshalb genügt die Definition einer Fläche für die Geometrie. Wir haben bisher jedoch nur die Kanten (Curves) dieser Fläche erzeugt.
Diese Fläche muss deshalb noch erzeugt werden (Geometry > Boundary Surface > From Curves):
Man kann die Kurven einzeln mit dem Cursor wählen. Günstiger ist hier der Button Select All. Nach Bestätigung mit OK werden die Kanten der Fläche etwas dicker dargestellt (Das Loch wird automatisch erkannt). Wir verlassen dann den Dialog.