Software: FEM - Tutorial - 2D-Mechanik - 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. Für externe Zusatzmodule wird jeweils eine separate Registerkarte angelegt, wenn das zugehörige Programm installiert wurde:
  

• Aktives Modell 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).

Beim Start des Transfer-Prozesses erscheint eine (anscheinend automatisch übersetzte) Abfrage zur Übernahme von Arbeitspunkten aus dem CAD-Modell in das FEM-Modell:

• Es handelt es sich um einen Spezialfall, wenn man bereits im CAD-Modell definierte Arbeitspunkte vorsieht, an denen das FEM-Netz mit einem Knoten verankert werden soll.
• Deshalb beantworten wir die Frage mit Nein und können diese Fragestellung abschalten.

Dann dauert es 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 Modell-Einheitensystems sollte man beibehalten. Statt "Meter" wie bei mks(SI) werden alle Abmessungen in "Millimeter" angegeben:
  
• Falls es Probleme bei der Umrechnung oder der Anschaulichkeit von Stoff- und Belastungswerten gibt, kann man das Einheitensystem für die Anzeige später temporär ändern.

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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