Software: FEM - Tutorial - 3D-Mechanik

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2. Komplex im FEM-Tutorial

3D-Mechanik (Solid-Modelle)

Autor: Dr.-Ing. Alfred Kamusella

Der Tag gehört dem Irrtum und dem Fehler,

die Zeitreihe dem Erfolg und dem Gelingen.

- Johann Wolfgang von Goethe -

A. Übungsbeispiel

• Gummipuffer zur Schwingungsdämpfung

B. CAD-Modell basierter Prozess

1. Preprocessing (Modellbildung)
   • Geometrie (CAD-Projekt)
     1. Stahlscheibe
     2. Gummihülse
     3. Gummipuffer (Baugruppe)
   • Vernetzung und Kontaktierung der Einzelteile
   • Last definieren (Load)
   • Randbedingungen (Constraint)
2. Modellberechnung
   • Analyse (Simulation)
3. Postprocessing (Ergebnisse darstellen/auswerten)
   • Ergebnis-Darstellung und Verbesserung der Modellqualität
4. Modifizierte Belastungen
   • Unterschiedliche Lastfälle (Flächenlast, Thermisch, Eigengewicht, Rotation)

C. Direkte Entwicklung von Finite-Element-Netzen

1. Entfaltung von FE-Netzen
   • Prinzip der Netz-Entfaltung
   • 1D-"Keimzelle" (auf einer Linie)
   • 2D-Entfaltung (in einer Ebene)
   • 3D-Entfaltung (als Volumen)
   • Neues Bauteil (Sprossung an Kontaktfläche)
2. Zwangsbedingungen und Last
   • Definition der Symmetrie-Eigenschaften
   • Streckenlast am Lochrand
3. Animation im Postprocessing
   • Animation (Zweck und Konfiguration)
4. Unterschiedliche Lastfälle
   • Flächenlast
   • Körperlasten (Body Loads: Temperatur, Schwerkraft, Rotation)
5. FE-Netze für Rotationsteile
   • Axial-symmetrische Volumen-Elemente

Einzusendende Ergebnisse

• Teilnehmer der Lehrveranstaltung "Finite Elemente Methode" schicken ihre Ergebnisse per Mail an a.kamusellaifte.de
• Für die 3 Methoden der Finite-Element-Modellierung (3D-CAD-basiert, 3D-Netzentfaltung und 2D-Axialsymmetrisch) sind für die konfigurierten 5 Lastfälle (Streckenlast, Flächenlast, Vulkanisiert, Eigengewicht, Rotation) in einer Tabelle folgende Simulationsergebnisse vergleichend darzustellen:

1. Delta-Z : Max. Verformung des gesamten Puffers in Z-Richtung
2. Max-Mises: Max. Mises-Spannung an einer Kante der Gummihülse
3. Gum-Mises: Max. Mises-Spannung innerhalb der Gummihülse (nicht in Kanten-Nähe!)

• Unterschiede zwischen den Ergebnissen der 3 Modellansätze sind verbal zu bewerten (z.B.: Welchen Ergebnissen kann man am meisten vertrauen? Woraus resultieren Ungenauigkeiten bzw. die Unterschiede?)
• Als Anhang dieser Mail mit (xx=Teilnehmer-Nummer 01...99) ist ein Archiv-File (Mechanik3D_xx.ZIP) mit folgendem Inhalt zu senden:

1. Die CAD-Dateien des Gummi-Puffers.
2. Simulationsmodelle (*.fem) Gummipuffer_xx, Entfaltung_xx und 2D-Puffer_xx sowie zugehörige Ordner (*.ds_data).

Hinweise:

• Das Archiv-File besitzt eine Größe von >500 MByte, was ein direktes Senden als Mail-Anhang verhindert. Deshalb ist diese Datei z.B. über einen Link zur privaten DropBox oder zum privaten TUD-Webspace zum Laden bereitzustellen.
• Die Dateien dieser Übung umfassen mehr als 1.5 GByte. Teilnehmer der Lehrveranstaltung "Finite Elemente Methode" sichern den aktuellen Bearbeitungszustand auf privaten Datenträgern.
• Auf dem Home-Verzeichnis der benutzten Windows-Domäne (PC-Pool) sind jeweils nur die Dateien der aktuellen FEM-Übung als Arbeitsversion zu speichern!

Einsendeschluss:

• Die Nacht vor dem nächsten Übungskomplex. Die Nacht endet morgens um 10:00 Uhr.

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