Software: FEM - Tutorial - 2D-Bauteil - Modelltransfer

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CAD-Modell in ein FEM-Programm übertragen

Export des CAD-Modells

Nach dem "Fertigstellen der Analyse" in der CAD-Umgebung "Belastungsanalyse" befinden wir uns wieder in der "normalen" CAD-Modellumgebung des Autodesk Inventor.

Beim Export eines CAD-Modells für die weitere Verwendung in einem FEM-Programm sollte man auf das verwendete Maßsystem achten:

• Unser Geometrie-Modell der Lasche verwendet im Inventor-Format .ipt die Längeneinheit Millimeter [mm].
• Beim Export dieses CAD-Modells über ein CAD-Austauschformat wird die aktuell eingestellte Längen-Einheit benutzt.
• Im Rahmen dieser Übungen werden wir im FEM-Programm die Verwendung von SI-Einheiten anstreben. Das bedeutet, vor dem Export des CAD-Modells müssen wir die aktuell verwendete Längen-Einheit auf Meter [m] ändern.
• Über MFL > Extras > Dokumenteinstellungen > Einheiten schalten wir die Länge auf Meter um.

Für den Import von CAD-Modellen existieren im FEM-Programm Z88Aurora Eingabe-Konverter für zwei unterschiedliche CAD-Austausch-Formate:

1. STEP-Konverter:
   • Für die Übertragung von CAD-Modellen zwischen verschiedenen Programmen hat sich das sogenannte STEP-Format bewährt (DIN ISO 10303):
     • Dabei kommen meist die Anwendungsprotokolle AP203 oder AP214 zum Einsatz, wobei AP214 praktisch eine Erweiterung des AP203 darstellt. Falls es technisch möglich ist, sollte man deshalb das AP214 benutzen, weil damit mehr Aspekte des CAD-Modells übertragen werden können.
     • ...

• Datei > Exportieren > CAD-Format > Dateityp "STEP-Dateien" mit Dateiname Lasche_xx.stp in den aktuellen Projektordner ermöglicht die Angabe zusätzlicher Optionen:
  .
• Das STEP-Format bildet die exakte Geometrie des Volumenkörpers näherungsweise mit Spline-Funktionen nach. Dabei sollte die Abweichung zum Original-Modell hinreichend klein sein:
  • Die zulässige Abweichung kann man in den Optionen über den Wert der Spline-Einpassungsgenauigkeit vorgeben.
  • Ausgangspunkt sollte das kleinste geometrische Detail des CAD-Modell sein. Dies ist im Beispiel die Dicke=1 mm, welche insbesondere für die Wandungen des Loches von Bedeutung ist.
  • Der mögliche Werte-Bereich für die Einpassungsgenauigkeit erstreckt sich von 0,0001 mm bis 0,01 mm, wobei das Maximum als Standardwert benutzt wird.
  • Unnötig hohe Genauigkeiten führen unter Umständen zu unnötig komplexen STEP-Dateien. Wenn man das kleinste Detail mit einer Abweichung von ca. ±0,1% abbildet, sollte das ausreichend sein.
  • Im Beispiel ergibt sich damit eine Einpassungsgenauigkeit von 0,001 mm.

Nach dem Erzeugen der STEP-Datei beenden wir den Autodesk Inventor. Im Weiteren nutzen wir das FEM-Programm Z88Aurora, um den FEM-Prozess am Beispiel der Lasche vertiefend zu behandeln.

Import des CAD-Modells in das FEM-Programm

Wir starten das FEM-Programm Z88Aurora. Dieses arbeitet wie das CAD-Programm Autodesk Inventor Projekt-orientiert:

• Für jedes Projekt wird ein Ordner als "Projekt-Mappe" benutzt.
• Leider kann der vorhandene CAD-Projekt-Ordner "2D-Mechanik_xx" dafür nicht ohne Tricks genutzt werden, weil beim Anlegen einer neuen Projekt-Mappe ein leerer Ordner gefordert wird.
  
• Nach Datei > Neu öffnet sich der Dialog zur Spezifizierung eines neuen leeren Ordners.
• Dabei sollte man die Dateinamens-Restriktionen des Programms beachten und z.B. direkt in der Wurzel eines Laufwerks einen Ordner anlegen.
• Diesen nennen wir im Rahmen der FEM-Übung "2D-Mechanik-xx" (mit xx=Teilnehmernummer) und wählen Ihn dann per Doppelklick aus.
• Danach bestätigen wir per OK die Auswahl dieses leeren Ordners
• Z88Aurora speichert dann in diese "Projektmappe" einige Konfigurationsdateien und der Ordner wird als aktuelles Arbeitsverzeichnis in der Statuszeile des Programms angezeigt.

Die aus dem Autodesk Inventor exportierte STEP-Datei "Lasche_xx.stp" kopieren wir in die neu erstellte Projektmappe, da sie die Grundlage für die Erstellung des FEM-Modells bildet:

• Datei > Import > Geometrie (*.STP, *.STEP) öffnet die aktuelle Projektmappe, in der man Lasche_xx.stp auswählen und die Auswahl mit OK bestätigen kann.
• In der Registerkarte der 3D-Darstellung erscheint dann im Arbeitsbereich die Lasche in einer schattierten Ansicht von oben.
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