Finite-Elemente-Methoden mit CATIA V5

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Hildegard Fuchs
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1 Finite-Elemente-Methoden mit CATIA V5 Werner Koehldorfer Berechnung von Bauteilen und Baugruppen in der Konstruktion ISBN Inhaltsverzeichnis Weitere Informationen oder Bestellungen unter sowie im Buchhandel

2 1 Einleitung Arbeitsumgebungen Aufbau des Buches Internet-Link Theoretische Grundlagen Finite Elemente des elastischen Kontinuums - Verschiebungsansatz Beispiel einer FEM-Berechnung Arbeitsumgebung GPS Vorbereitung einer GPS-Analyse Die Materialbibliothek Anlegen einer neuen Materialfamilie Anlegen eines neuen Materials Sonstige Icons in der Material Library Übungsbeispiel Material Library Pfadeingabe für den neuen Materialkatalog Materialzuordnung Vorgangsweise bei der Berechnung Definition der gewünschten FEM-Analyse Statikanalyse Frequenzanalyse Freie Frequenzanalyse Einstiegsbeispiel für GPS Aufgabenbeschreibung Öffnen des Startmodells Auswahl des Analyseprozesses Randbedingungen zur Bauteillagerung Definition der Belastung V

3 Durchführung der Berechnung Darstellung der Ergebnisse Auswertung der Ergebnisse(Plausibilitätsprüfung) Modifikation (Verfeinerung) der Vernetzung Neuerliche Berechnung und Auswertung Standardeinstellungen für GPS Spannungen in der Einheit MPa Generelle Standardeinstellungen von GPS Festlegen der Speichereinstellungen Der CATIA ELFINI Solver Möglichkeiten der Vernetzung Beam-Elemente (1D-Elemente) Schalen Elemente (2D-Elemente) Tetraeder-Elemente (3D-Elemente) Definition der Randbedingungen Bedingungen direkt auf Bauteilgeometrie Feste Einspannung Flächenloslager Ebenes Gleitlager Rotatorische Gleitlager Erweiterte Bedingung (Allgemeine Definition) CATIA-Koordinatensysteme Globales Koordinatensystem Implizite Koordinatensysteme User-Koordinatensysteme Isostatische Randbedingung Virtuelle Elemente Starres virtuelles Teil Bewegliches virtuelles Teil Virtuelles Kontaktteil Beispiel zur Anwendung virtueller Teile Lagerung mit starrem virtuellem Teil Lagerung mit beweglichem virtuellem Teil Lagerung mit virtuellem Kontaktteil Virtuelles Teil mit starrer Feder Virtuelles Teil mit beweglicher Feder VI

4 4.3 Randbedingungen über virtuelle Teile Loslager Gleitdrehpunkt Kugelgelenkverbindung Drehpunkt Zusammenfassende Übersicht Berücksichtigung von Bauteilsymmetrien Symmetrierandbedingung Periodizitätsbedingung Definition der Lasteinleitung Druck Verteilte Last Moment Lagerlast Importierte Kraft Importiertes Moment Streckenlast Flächenlast Körperkraft Dichte der Kraft Beschleunigung Rotation Erzwungene Verschiebung Temperaturfeld Zusammenfassende Übersicht Durchführung der Berechnungen Erster Rechenschritt Netzverfeinerung und weitere Berechnung Überprüfung der Genauigkeit Strategien bei der FEM-Analyse VII

5 6.4.1 Qualitative Prüfung der Ergebnisse Variantenvergleich bei verfeinertem Netz Lokale Spannungsuntersuchungen Berechnungsmethoden im ELFINI-Solver Der Gauß-Algorithmus Das Gradientenverfahren Verfügbare FEM-Analysen Statischer Prozess Durch die Statik erzwungene Frequenzen Frequenzprozess Übungsbeispiel Frequenzanalyse Zylindergehäuse Freie Frequenzanalyse Zylindergehäuse Symbolleiste Masse Beulprozess Kombinierter Prozess Dynamische Antwort Auswertung der Ergebnisse Darstellung des Netzes VonMises-Vergleichsspannungen Darstellung der Verformungen Darstellung der Hauptspannungen Die Normalspannungshypothese Die Schubspannungshypothese Die Gestaltänderungsenergiehypothese Darstellung der Genauigkeit Analysetools Animieren Schnittebenenanalyse Maßstabsfaktor der Verformung Extremwert bei Bild Informationen Bildlayout Symbolleiste Analyseergebnisse Bericht der Basisanalyse Verbesserter Bericht Protokoll der Berechnungen Listenbericht VIII

6 7.8 Sensoren Reaktionssensor Globaler Sensor Lokaler Sensor Werte für Sensoren anzeigen Verfügbare Finite Elemente D-Elemente (Balkenelemente) Vorgangsweise bei der Vernetzung Zuordnung von Eigenschaften Berechnung mit Balkenelementen D-Elemente (Schalenelemente) Vorgangsweise bei der Vernetzung Zuordnung der Eigenschaften Berechnung mit Schalenelementen Definition veränderlicher Wandstärken Viereckige Schalenelemente(2D-Elemente) Vernetzung mit viereckigen Schalenelementen Qualität des Netzes überprüfen Netz editieren Berechnung mit Schalenelementen D-Elemente (Tetraeder-Elemente) Lineare Tetraeder-Elemente (TE4) Das parabolische Tetraeder-Element (TE10) Unterschiede von TE4- und TE10-Elementen Hexaeder-Elemente (3D-Elemente) Neuerungen in CATIA V5R Tetraeder Filler Erweiterte Möglichkeiten bei der Hexaeder-Vernetzung Extrusion eines Oberflächennetzes entlang einer Leitkurve Parametrisierung von Hexaedernetzen Übungsbeispiele GPS Stahlplatte mit Bolzenverbindung Kipphebel Sicherungsring Optimierung eines Zylindergehäuses IX

7 9.4.1 Konstruktionsvariante Konstruktionsvariante Konstruktionsvariante Konstruktionsvariante Vernetzung eines Zylinderkopfs mit dem Tetraeder-Filler Zahnradberechnung mit Hexaederelementen Baugruppenberechnung (GAS) Bedingungen in der Baugruppe Bedingungen im Assembly Design Analysis-Connection Bedingungen Verbindung mit Flächenkontakt (Analysis Connect) Allgemeine Verbindung ohne Flächenkontakt Punktschweißverbindung Schweißnahtverbindung Verbindungen zwischen zwei Teilen Eigenschaft der fixierten Verbindung Eigenschaft der Gleitverbindung Eigenschaft der Kontaktverbindung Eigenschaft der fixierten Federverbindung Eigenschaft der Presspassverbindung Eigenschaft der Schraubenverbindung Ferne Verbindungen Starre Verbindung Bewegliche Verbindung Verbindung mit virtuellem Festdrehen von Bolzen Verbindung mit virtuellem Festdrehen von Federbolzen Benutzerdefinierte Verbindung Start Mitte Ende Schweißverbindungen Definition eines benutzerdefinierten Materials Die Punktschweißverbindung Nahtschweißverbindung Übersicht der Baugruppenverbindungen X

8 11 Übungsbeispiele zu Baugruppen Abtriebswelle mit Riemenscheibe Punktschweißverbindung Schweißnahtverbindung Kurbeltrieb eines Verbrennungsmotors Baugruppe mit unterschiedlichen finiten Elementen Hinweise für die Anwender Verwendung der Intel MKL-Library Modellprüfprogramm Elemente gruppieren Speichern und Versenden von Ergebnisdaten Optimierung von Bauteilen (Knowledgeware) Schnittstellen zu anderen Produkten Allgemeine Hinweise Literaturverzeichnis Index XI

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