Software: SimX - Nadelantrieb - Geometrie und Waerme - Modellverifizierung

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Nun kommt das schwierigste Problem: die richtigen Simulationsergebnisse in Hinblick auf die im Modell berücksichtigten Effekte zu erhalten (Verifizierung="richtige" Berechnung nachweisen).

Achtung: Teilnehmer der Lehrveranstaltung "Konstruktionstechnik" erzeugen von dem konfigurierten Simulationsmodell eine Kopie Etappe_xx_verifiziert.ism mit xx=Teilnehmernummer 01..99 zum Nachweis der exakten Funktion des Modells

Hinweis: Das "richtige" Berechnen bedeutet nicht, dass das Modell in Hinblick auf die Realität ein hinreichend genaues Verhalten zeigt. Nur durch zusätzliche Validierung kann man die gewünschte Glaubwürdigkeit des Modellverhaltens "absichern".

• Da im Rahmen der Lehrveranstaltung nur begrenzt Zeit ist, soll das Modellverhalten anhand folgender Parameter überprüft werden (eventuell nicht aufgeführte Werte wie in vorherigen Etappen präzisiert):

Hysterese  = Wie in Etappe2 vorgegeben
termCond   = (Praegung.y>=1)and(tZyklus.y>1e-3)and((t-tZyklus.y)>1e-4) 
Diode      = Reale Diode (R=10 kOhm)
Widerstand = 1000 Ohm
Spannung   = 24 V
Nadel.x0   = 0.15 mm 
Feder.k    = 20 N/mm (Vorspannung für 10g!)
d_Anker    = 10 mm
w_Spule    = 500
R20_Spule  = 4 Ohm
d_Magnet   = 20 mm
T_Spule    = 100°C
K_FeInnen  = 0.1
k_Wickel   = 0.8
Restspalt  = 50 µm
SpulWand   = 0.3 mm 
rho_Fe     = 7.8 g/cm³ 
rho_Cu     = 1.6E-8 Ohm*m 
kth_Cu     = 0.0039 (1/K) 
kth_Kuehl  = 12 W/(K*m²)
Re_Eisen   = 10 Ohm (fast ohne Wirbelstrom!) 

• Ergebnisse von "Geometrie":

A_Anker    = 0.785398 cm²
Deckel     = 2.5 mm
Wand       = 1.33975 mm
h_Wickel   = 3.36025 mm
d_innen    = 10.6 mm
d_aussen   = 17.3205 mm
L_innen    = 33.3009 mm
L_aussen   = 54.414 mm
L_mittel   = 43.8574 mm
d_Draht    = 0.334189 mm
L_Wickel   = 16.3148 mm
L_Anker    = 8.23826 mm
V_Anker    = 0.647031 cm³
m_Anker    = 5.04684 g
L_Kern     = 11.1765 mm
L_Eisen    = 58.8296 mm
L_Magnet   = 21.9148 mm
L_FeInnen  =  5.8830 mm
L_FeAussen = 52.9466 mm
Re_FeInnen = 100 Ohm
Re_FeAussen= 11.1111 Ohm 
R_Spule    = 5.248 Ohm
A_Kuehl    = 20.0526 cm²
Rth_Kuehl  = 41.5573 K/W

• Ergebnisse der Dynamiksimulation:

Praegung.y = 1.000
tZyklus.y  = 3.816 ms 
Riss.y     = 2.188 ms 
vMax.y     =-137.6 V 
iMax.y     = 0.6488 A

• Ergebnisse in Spule:

E_Waerme   = 2.809 mWs
PW_mittel  = 0.7462 W
dT_Spule   = 30.60 K

• Ergebnisse in Eisen:

innen.B    = 0.01530 T
aussen.B   = 0.01486 T

Hinweis: Die letzten Ergebnisstellen sind teilweise gerundet. Auch kleine Abweichungen von den aufgelisteten Werten deuten auf Fehler im Modell! Bei den Ergebnissen der Dynamiksimulation, zu denen auch die Wärme-Werte gehören, kann man eine Abweichung in der 4. Ziffernstelle akzeptieren. Ursache ist das numerische Rauschen beim Lösen der Differentialgleichungen im Zeitbereich.

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