Inhaltsverzeichnis. Reiner Anderl, Peter Binde. Simulationen mit NX. Kinematik, FEM, CFD und DatenmanagementMit zahlreichen Beispielen für NX 7.

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1 sverzeichnis Reiner Anderl, Peter Binde Simulationen mit NX Kinematik, FEM, CFD und DatenmanagementMit zahlreichen Beispielen für NX 7.5 ISBN: Weitere Informationen oder Bestellungen unter sowie im Buchhandel. Carl Hanser Verlag, München

2 Inhalt 1 Einleitung Beispielsammlung, Voraussetzungenen und Lernziele Der Opel RAK Arbeitsumgebungen Arbeiten mit dem Buch Motion-Simulation (MKS) Einführung, Theorie Berechnungsmethode Einschränkungen Klassifikationen bei MKS Lernaufgaben Kinematik Lenkgetriebe Aufgabenstellung Überblick über die Funktionen Überblick über die Lösungsschritte Erzeugen der Motion-Simulationsdatei Wahl der Umgebung Definition der Bewegungskörper (Links) Definition von Drehgelenken Ermittlung unbestimmter Freiheitsgrade Testlauf mit zwei unbestimmten Freiheitsgraden Definition eines kinematischen Antriebs Erzeugung eines Zahnradpaares Visuelle Kontrolle durch Nutzung der Artikulation Top-down-Entwicklung der Lenkhebelkinematik Aufgabenstellung Überblick über die Lösungsschritte Vorbereitungen Erzeugen einer Prinzipskizze der Lenkhebel Erzeugen der Motion-Simulationsdatei Definition der Bewegungskörper durch Skizzenkurven Erzeugung von Drehgelenken

3 Testlauf mit einem unbestimmten Freiheitsgrad Bedeutung redundanter Freiheitsgrade Einbau eines Kugelgelenks Einbau eines Zylindergelenks Erzeugung eines kinematischen Antriebs Durchführung der Artikulation Graphenerstellung der Radwinkelbewegung Erstellung von Baugruppenkomponenten aus Prinzipkurven Zufügen der neuen Komponenten zum Motion-Modell Kollisionsprüfung am Gesamtmodell der Lenkung Aufgabenstellung Erstellen der Motion-Datei Importieren der Motion-Untermodelle Zufügen der Lenkstange Erzeugung des Drehkreuzes mit einem Hilfskörper Erzeugung eines Kugelgelenks Artikulation des Gesamtsystems Mechanismus für das Einfedern zufügen Durchfahren der Bewegungen beim Einfedern und Lenken Kollisionsprüfung Lernaufgaben zur Dynamik Fallversuch am Fahrzeugrad Aufgabenstellung Vorbereitungen Zuordnung von Masseneigenschaften Definition der Bewegungskörper (Links) Funktionsweise des 3D-Kontakts Funktionsweise der Reibung am 3D-Kontakt Funktionsweise der Dämpfung am 3D Kontakt Solver Voreinstellungen für Kontakte und Genauigkeit Erzeugung eines 3D Kontakts Lösen und Animation der Ergebnisse Erzeugung einer Bewegungsspur Lernaufgaben Co-Simulation Balancieren eines Pendels Aufgabenstellung Anwenderstandards anpassen Start der Anwendung für Co-Simulation Erzeugen der Bewegungskörper und Gelenke Marker und Sensor erzeugen

4 Messgrößenausgang für Simulink erzeugen Messgrößeneingang erzeugen und mit Kraft verknüpfen Co-Simulation lösen Postprozessing für P-Regler Ergebnisse bei PD-Regler Ergebnisse bei PID-Regler Design-Simulationimulation FEM (Nastran) tran) Einführung, Theorie Lineare Statik Nichtlineare Effekte Kontakt-Nichtlinearität Nichtlineares Material Große Verformungen bzw. nichtlineare Geometrie Einfluss der Netzfeinheit Singularitäten Eigenfrequenzen Thermotransfer Lineares Beulen Lernaufgaben zu Design-Simulation Kerbspannung am Lenkhebel (Sol101) Aufgabenstellung Laden und Vorbereiten der Baugruppe Starten der FE-Anwendung und Erstellen der Dateistruktur Wählen der Lösungsmethode Umgang mit dem Simulation Navigator Überblick über die Lösungsschritte Vorbereitungen der Geometrie Allgemeines zur Vernetzung Standardvernetzung erzeugen Materialeigenschaften definieren Erzeugen der Last Überblick über weitere Lasttypen Erzeugen der fixen Einspannung Erzeugen der drehbaren Lagerung Erzeugen der Bedingung für Spiegelsymmetrie Konflikte der Randbedingungen lösen Vollständigkeit der Einspannung prüfen Überblick über weitere Zwangsbedingungen Ergebnisse berechnen

5 Überblick über den Postprozessor Verformungsergebnisse beurteilen Vorläufige Spannungsergebnisse ablesen Gemittelte und ungemittelte Knotenspannungen Vergleich der FE-Ergebnisse mit der Theorie Beurteilung der FE-Netzgüte Möglichkeiten zur Verbesserung des FE-Netzes Volumenpartitionierung am interessierenden Bereich Vernetzen der unterteilten Körper Nacharbeiten an den Randbedingungen Neuberechnen Weitere Verfeinerungen bis zur Konvergenz Gegenüberstellung der Ergebnisse und Bewertung Der Effekt von Singularitäten Temperaturfeld in einer Rakete (Sol153) Aufgabenstellung Laden der Teile Erzeugen der Dateistruktur Überlegungen zu Symmetrie und Lösungstyp Lösung erzeugen Erzeugen eines Wave-Geometrie-Links Erzeugen der Symmetrieschnitte Materialeigenschaften erzeugen und zuordnen Netzverbindung erzeugen Vernetzung erzeugen Temperaturrandbedingung erzeugen Konvektionsrandbedingung erzeugen Die thermische Symmetrierandbedingung Ergebnisse berechnen und anzeigen Advanced Simula lation (FEM) Einführung Sol 101: Lineare Statik und Kontakt Sol 103: Eigenfrequenzen Sol 106: Nichtlineare Statik Sol 601/701: Advanced nichtlinear Lernaufgaben lineare Analyse und Kontakt (Sol 101/103) 103) Steifigkeit des Fahrzeugrahmens Aufgabenstellung Teil Vorüberlegungen zur Baugruppenstruktur

6 Überlegungen zur Vernetzung Erzeugen der Dateistruktur für Schalenelement-Simulation Markierungen für spätere Randbedingungen erzeugen Entfernen unrelevanter Formelemente Erzeugen der Mittelfläche Unterteilen der Fläche für den Lastangriff Polygongeometrie für die Mittelfläche hinzufügen D-Vernetzen des Flächenmodells Angeben der Wandstärke Verbinden des Netzes mit den Lagerungspunkten Materialeigenschaften Erzeugen der Last Erzeugen der Lagerungen Lösungen berechnen und bewerten Verifikation anhand einfacher Balkentheorie Aufgabenstellung Teil Möglichkeiten für Baugruppen-FEMs Aufbau einer Assembly FEM Erzeugen von Modellen für Nietverbindungen Vereinigen doppelter Knoten Auflösen von Nummerierungskonflikten Erzeugen einer Simulationsdatei Einen Fehler im Modellaufbau finden und lösen Lösungen berechnen Gegenüberstellen von zwei verschiedenen Ergebnissen Auslegung einer Schraubenfeder Aufgabenstellung Überblick über die Lösungsschritte Aufbau des parametrischen CAD-Modells Überlegungen zur Vernetzungsstrategie Überlegungen zu Randbedingungen Erzeugung der Dateistruktur und der Lösungsmethode Vorbereitungen für Randbedingungen Vernetzung mit Balkenelementen Zuordnen von Material Erstellen und Zuordnen eines Balkenquerschnitts Erzeugen der Einspannung Erzeugen der aufgezwungenen Verschiebung Lösungen berechnen Ermitteln der Reaktionskraft Ermitteln der maximalen Zughauptspannung Schlussfolgerungen für die Konstruktion

7 Änderung der Konstruktion und Neuanalyse Eigenfrequenzen des Fahrzeugrahmens Aufgabenstellung Klonen eines ähnlichen Modells Erzeugen einer Punktmasse am Rahmen Einfügen einer Lösung für Eigenfrequenzen Zuweisen der Randbedingungen zur neuen Lösung Berechnen und Bewerten der Schwingungsformen und Frequenzen Bewerten sonstiger Ergebnisgrößen Klemmsitzanalyse am Flügelhebel mit Kontakt Aufgabenstellung Notwendigkeit für nichtlinearen Kontakt und Alternativen Funktionsweise des nichtlinearen Kontakts Laden der Baugruppe und Erzeugen der Dateistruktur Kontaktspezifische Parameter in der Lösungsmethode Teil 1: Grobanalyse mit Tetraedern Geometrievereinfachungen für Symmetrie Polygongeometrien nachträglich zufügen Materialeigenschaften Vernetzung für grobe Analyse Definition von Symmetrierandbedingungen Weiche Federlagerungen für statische Bestimmtheit zufügen Definition des Kontaktbereichs Erzeugung der Schraubenkraft Ausgabe von Kontaktpressung anfordern Lösungen berechnen und Ergebnisse beurteilen Teil 2: Alternative Vernetzung mit Hex-Tet-Übergang Körperunterteilungen für Hexaedervernetzung erzeugen Erzwingen einer übereinstimmenden Vernetzung im Kontaktbereich Vernetzung mit Hexaederelementen Vernetzung mit Pyramidenübergang und Tetraederelementen Weitere Schritte bis zum Ergebnis Lernaufgaben Basic nichtlineare Analyse (Sol 106) Analyse der Blattfeder mit großer Verformung Aufgabenstellung Notwendigkeit für geometrisch nichtlineare Analyse Funktionsweise der geometrisch nichtlinearen Analyse Überblick über die Lösungsschritte Vorbereitungen und Erzeugung der Lösung für lineare Statik Mittelfläche erzeugen und der Polygongeometrie zufügen Kantenunterteilung an der Polygongeometrie

8 Vernetzung für Analysen mit nichtlinearer Geometrie Erzeugung der Randbedingungen Erzeugung der Lasten für zwei Lastfälle Erzeugung einer zweiten Lösung für lineare Statik Erzeugung der Lösungen für nichtlineare Statik Automatisches Abarbeiten aller Lösungen Gegenüberstellen und Bewerten der Ergebnisse Plastische Verformung des Bremspedals Aufgabenstellung Modelle für Plastizität Vorbereitungen und Erzeugen der Lösung Vereinfachen der Geometrie Vernetzung für plastische Analyse Definieren der plastischen Materialeigenschaften Definieren der Randbedingungen Definieren der Lastschritte für Be- und Entlastung Lösungen berechnen und bewerten Lernaufgaben advanced nichtlinear (Sol 601) Schnapphaken mit Kontakt und großer Verformung Aufgabenstellung Vorbereitungen und Erzeugung der Lösung Verändern der Baugruppenposition im idealisierten Teil Vereinfachen und Unterteilen der Geometrie Gitterverknüpfungsbedingungen Hexaedervernetzung des Gehäuses Hexaedervernetzung des Schnapphakens Vorbereitung für Reaktionskräfte zufügen Materialeigenschaften für Kunststoff Kontakt definieren Allgemeines zu den Lösungen ADVNLIN Zeitschritte definieren Definition eines zeitabhängigen Verfahrwegs Definieren der weiteren Randbedingungen Aktivierung der Option für große Verformungen Lösungsversuch ohne automatisches Zeitschrittverfahren Verstehen des Newton-Verfahrens Verstehen des Lösungsverlaufs anhand des Lösungsmonitors Möglichkeiten zur Erreichung einer konvergenten Lösung Lösung mit automatischem Zeitschrittverfahren Optionales Unterbrechen der Lösung zur Prüfung

9 Postprozessing Alternative vereinfachte Berechnungsmethoden Advanced Simula lation (CFD) Prinzip der numerischen Strömungsa mungsanalysenalyse Lernaufgaben (NX-Flow) Strömungsverhalten und Auftrieb am Flügelprofil Aufgabenstellung Vorbereiten des CAD-Modells des Windkanals Erstellen der Dateistruktur und Auswahl der Lösung Zeitschrittgröße und Konvergenzgrenze Auswahl eines Turbulenzmodells Y+-Ergebnis anfordern Einige weitere Optionen des Lösungselements Strategien für die Erstellung des Strömungsraums Strategien für die Vernetzung bei Strömungen Erzeugen und Visualisieren einer Fluid-Domain-Vernetzung Definieren von Randschichten für die Vernetzung Materialeigenschaften für Strömungen Übersicht über Strömungsrandbedingungen Einlass mit Geschwindigkeitsrandbedingung definieren Auslassöffnung definieren Randbedingung für das Flügelprofil Randbedingung für die Windkanalwand Symmetrierandbedingung an den Schnittwänden Anfordern von Ergebnissen während der Lösungsiterationen Durchführen der Lösung Beobachten des Lösungsfortschritts Kontrollieren des Y+-Ergebnisses Verbessern des Gitterwandabstands und neu berechnen Ergebnis der statischen und der totalen Druckverteilung Ergebnis der Strömungskräfte Darstellen der Geschwindigkeiten Management von Berechnungs- und Simulationsdaten Einführung, Theorie CAD/CAE-Integrationsproblematik Lösungen mit Teamcenter for Simulation

10 Das CAE Datenmodell in Teamcenter for Simulation Weitere Lösungen Lernaufgaben zu Teamcenterer for Simulation Durchführung einer NX CAE-Analyse in Teamcenter Aufgabenstellung Import eines CAD-Teils in Teamcenter Erstellung der Teamcenter CAE Struktur Schritte in der FEM-Datei Schritte in der Simulationsdatei Welches CAD-Modell gehört zu welchem FEM-Modell? Beziehungen in den Details darstellen Beziehungen im CAE-Manager darstellen Revisionieren Revisionieren des CAD-Modells, berechnungsrelevant FEM-Modell auf neue CAD-Revisionen prüfen FEM-Modell aktualisieren und ebenfalls revisionieren Revisionieren des CAD-Modells, nicht berechnungsrelevant Altes FEM-Modell mit geändertem CAD-Modell verknüpfen Anhang Ein FEM-Beispielel manuell gerechnet Aufgabenstellung Idealisierung und Wahl einer Theorie Analytische Lösung Raumdiskretisierung für FEM Aufstellen und Lösen des FEA-Gleichungssystems Vergleich der analytischen Lösung mit der aus FEA Literaturtur Funktionsindex der Lernaufgaben Farbplots Begriffsindex