Bedienungshilfe und -anleitung für den FEM-Prepostprozessor von NUFUSS

Transkript

1 Bedienungshilfe und -anleitung für den FEM-Prepostprozessor von NUFUSS Autoren: Manuel Knab, Philipp Steibler

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3 Inhalt 1 Installation und Start von NUFUSS Grafische Benutzeroberfläche von NUFUSS Menüleiste Buttonleiste Zoom- und Winkelanzeige Strukturbaum Menüanzeige Buttonleiste für Menüanzeige Mausbedienung Allgemeine Hinweise Eingabe von Zahlen Einheiten Dateipfade Fangen/Auswählen von Elementen, Flächen Menüleiste Datei Inputdatei einlesen Inputdatei speichern Nufussdatei einlesen Nufussdatei speichern Datensicherung Ergebnisdatei einlesen Stepdatei einlesen Initialisieren Ende Physik Material...9 I

4 Erzeugen/Modifizieren Loeschen Alle freien loeschen Property Modifizieren Loeschen Alle freien loeschen Lagerung Erzeugen/Modifizieren Loeschen Info Ein-/Ausblenden Kraft und Moment Kraft Erzeugen/Modifizieren Moment Erzeugen/Modifizieren Loeschen Info Ein-/Ausblenden Flaechenlast Erzeugen/Modifizieren Loeschen Info Ein-/Ausblenden Schwerkraft Erzeugen/Modifizieren Loeschen Info Ein-/Ausblenden...18 II

5 !Unerwartetes Ende des Ausdrucks 5.3 Knoten Erzeugen xyz-koordinaten Zwischenknoten Verschieben Drehen Spiegeln Modifizieren Nummerierung Koordinaten auf Flaeche projizieren Verschmelzen Knotenpaar Suchradius Freie Knoten loeschen Knotenset Erzeugen Modifizieren Loeschen Info Elemente Erzeugen mit Knoten Flaechen Volumen Zugstab Balken RBE III

6 RBE Erzeugen aus Elementen Parallelverschiebung Flaechen aus Flaechen Volumen aus Flaechen Ebene vernetzen Verschieben Drehen Spiegeln Tetraedervernetzung Inkompatible Netze Oberflächen Erzeugen mit Geometrie Linien Grundflaechen Freiformflaechen Fuegeelemente Schweisspunkt Klebepunkt Schweisslinie Klebelinie Modifizieren Property Nummerierung Flaechenorientierung anpassen Flaechenorientierung drehen Lineare Elementkanten halbieren Lineare Rechteckkante zerlegen...37 IV

7 Typ aendern Linear zu Serendipity Serendipity zu Linear Dreiecke zu Viereck Viereck zu Dreieck Hexaeder zu Prisma Farbe Property individuell Farbe zuweisen allen Property automatisch Farbe zuweisen Farbe definieren Standardfarben Loeschen Degenerierte Elemente Show NoShow Schnittebene Aktivieren Deaktivieren Info Nummern, Property, Flaechenorientierung Elementanzahl Elementset Erzeugen Modifizieren Loeschen Info Parameter...44 V

8 5.5 Ergebnis Ergebnis einblenden Ergebnisinfo Ergebnisanimation Innere Kräfte Parameter...46 VI

9 Installation und Start von NUFUSS 1 Installation und Start von NUFUSS Die Datei nufuss.zip muss mit einem geeigneten Programm extrahiert werden. In der extrahierten Datei befindet sich der Ordner src. Dort startet man das Programm mit dem Aufruf der Datei NU- FUSS.exe. Ein weiterer Installationsprozess ist nicht notwendig. Sollte das Programm nicht starten, könnte entweder die Lizenz abgelaufen sein oder es gibt Komplikationen mit dem Dateipfad, hierzu sind die Hinweise in Kapitel 4.3 Dateipfade hilfreich. 2 Grafische Benutzeroberfläche von NUFUSS Abbildung 1 Grafische Benutzeroberfläche von NUFUSS 2.1 Menüleiste Die Menüleiste beinhaltet alle Funktionen, welche zur Bedienung des Programmes notwendig sind. Diese werden in Kapitel 5 ausführlich beschrieben. 2.2 Buttonleiste Diskette: Speichern des Berechnungsmodells Wurzel von x hoch drei: Start der Berechnung Buch mit Fragezeichen: Hilfe Sh, Nsh: Wechsel zwischen den beiden Ansichtsebenen Show und NoShow Eckige Lupe: Ein Ausgewählter Darstellungsbereich wird vergrößert Pfeil in Richtung: Die Darstellung wird an die Darstellungsfläche angepasst 1

10 Grafische Benutzeroberfläche von NUFUSS Pfeil in vier Richtungen: Das Berechnungsmodell wird in den Darstellungsbereich eingepasst Koordinatensysteme x,y: Die Ansicht des Berechnungsmodells erfolgt aus der x,y Ebene Koordinatensysteme x,z: Die Ansicht des Berechnungsmodells erfolgt aus der x,z Ebene Koordinatensysteme y,z: Die Ansicht des Berechnungsmodells erfolgt aus der y,z Ebene Vernetztes Rohr mit Kraft: FEM-Modell wird deaktiviert oder aktiviert Flächenstück mit Pinsel: Elementkanten zwischen Elementen mit eingestelltem Flächenwinkel werden ein oder ausgeblendet Wolken mit Knoten: Knoten, die zu keinen Elementen gehören, werden ein- oder ausgeblendet Rote Fläche mit RBE-Spinne: RBE-Elemente werden ein oder ausgeblendet Grünes Rohr: Geometrien werden ein- oder ausgeblendet Gelagerter Balken mit Kraft: Alle Kräfte, Momente und Lagerungen darstellen/ausblenden Verformter bunter Balken: Blendet das Berechnungsergebnis ein/aus und öffnet das Menü Kamera: Erstellt ein Bild vom Anzeigefenster im jpg-format 2.3 Zoom- und Winkelanzeige Anzeige für den Zoomfaktor und Winkellage des Berechnungsmodells. Die Winkellage um die jeweilige Koordinatenachse ist in der Reihenfolge X,Y,Z angegeben. 2.4 Strukturbaum Der Strukturbau gliedert sich auf in: Material, Property, Knotenset, Elementset und Bauteil. Wurde beispielsweise ein Material erstellt, so findet man dieses im Strukturbaum wieder. Über das wird eine Kategorie aufgeklappt, die über das wieder geschlossen werden kann. Soll beispielsweise in einem Menü das im Strukturbaum hinterlegte Material verwendet werden, dann erfolgt die Auswahl durch das Anklicken im Strukturbaum über CTRL + rechte Maustaste. Material: Wurde über Physik; Material; Erzeugen/Modifizieren ein Material erstellt, so ist dieses unter dem Reiter Material zu finden. Property: Sind dem Berechnungsmodell Eigenschaften zugewiesen, so findet man diese unter dem Reiter Property. Dabei erscheinen folgende Symbole: Zugstab Balken 2

11 Mausbedienung Volumenelement Flächenelement Knotenset: Im Berechnungsmodell können einzelne Knoten zu einem Set zusammengefasst werden. Wird dieses Set gewählt, werden alle Knoten des Sets ausgewählt. Elementset: Im Berechnungsmodell können einzelne Elemente zu einem Set zusammengefasst werden. Wird dieses Set gewählt, werden alle Elemente des Sets ausgewählt. Bauteil: Besteht das Berechnungsmodell aus verschiedenen Bauteilen, so findet man dieses unter diesem Reiter. 2.5 Menüanzeige In diesem Fenster öffnen sich die ausgewählten Menüs. Die meisten Menüs folgen folgender Logik: 1x : Eingabe wird bestätigt 2x : Eingabe wird gespeichert 3x : Menüfenster wird geschlossen Äquivalent zum -Button ist die Enter-Taste oder ein Rechtsklick mit der Maus. 2.6 Buttonleiste für Menüanzeige Hier befinden sich die Buttons zur Bedienung eines geöffneten Menüs: Rotes X: Abbruch - dieser schließt ein Menü ohne die Eingaben zu übernehmen Blauer undo-pfeil: Die Eingaben und Auswahlschritte eines aktiven Menüs werden zurückgesetzt Grüner OK Haken: Die Eingabe des Menüs wird bestätigt 3 Mausbedienung Das Programm ist optimiert auf die Bedienung mit einer Dreitastenmaus. CTRL + linke Maustaste = Drehen des Berechnungsmodells CTRL + mittlere Maustaste = Bewegt das Berechnungsmodell im Raum CTRL + rechte Maustaste = Zoom (Mausbewegung nur nach rechts und nach links) Ein Klick mit der rechten Maustaste ist äquivalent zur Entertaste und dem grünen OK-Haken CTRL entspricht auf deutschen Tastaturen der Strg-TASTE 3

12 Allgemeine Hinweise 4 Allgemeine Hinweise 4.1 Eingabe von Zahlen Punkte entsprechen Kommas (das Programm kennt keine Kommas). Bei mehreren aufeinanderfolgenden Eingaben muss dazwischen ein Leerzeichen gesetzt werden: Bsp.: x y z 235 (x=2 y=3 z=5) Koordinaten mit Leerzeichen Wird eine Zahl nicht geschrieben, wird diese automatisch als Null eingetragen: Bsp.: x y z 23 (x=2 y=3 z=0) 4.2 Einheiten Alle Einheiten müssen zueinander stimmig sein. In den einzelnen Menüs wird nicht angegeben, in welcher Einheit ein Wert einzugeben ist. Deshalb ist es notwendig, dass der Nutzer vor Beginn der Arbeit festlegt, in welchen Einheiten gerechnet werden soll. Grundsätzlich gilt folgende Empfehlung: Einheiten: Tonnen, Millimeter, Sekunden Abbildung 2 Einheiten in NUFUSS Beim Import von STEP Dateien muss auf die Längeneinheit, in der die Dateien erstellt wurden, geachtet werden. Wurden sie beispielsweise in Meter konstruiert, so sollte überlegt werden, in welchen Einheiten Ergebnisse in sinnvollen Größenordnungen entstehen. Alternativ kann man die Längeneinheiten des Berechnungsmodells in folgendem Menü Knoten; Modifizieren; Koordinaten ändern. Siehe hierzu Kapitel Koordinaten. 4.3 Dateipfade Das Programm darf nicht auf einem Dateipfad abgelegt werden, welcher Umlaute oder Sonderzeichen enthält. Das gleiche gilt für Dateien, die importiert werden sollen und die zu erstellende ABA- QUS Datei, welche zur Berechnung des Modelles geschrieben wird. 4.4 Fangen/Auswählen von Elementen, Flächen Die meisten Menüs haben zum Auswählen und Fangen von Elementen, Knoten, Flächen usw. ähnliche Funktionen. Ist in dem Knotenmenü die Möglichkeit zur Texteingabe gegeben, so gibt es 2 Befehle für eine schnellere Auswahl: 4

13 Allgemeine Hinweise all: Alle Knoten/Flächen/Elemente usw. werden ausgewählt show: Alle Knoten/Flächen/Elemente usw., die dargestellt sind, werden ausgewählt. Knotenauswahl: Knotennummer: Jeder Knoten im Modell hat eine eigene Nummer - ist diese bekannt, so kann der Knoten durch Eingabe der Nummer ausgewählt werden. Alternativ können einzelne Knoten durch Klicken mit der linken Maustaste im Berechnungsmodell ausgewählt werden. Box: Im Berechnungsmodell kann durch das Definieren einer Box die Knoten innerhalb dieser Box ausgewählt werden. Knotenset: Wurde zuvor ein Knotenset erstellt (siehe Kapitel Knotenset; Erzeugen), so kann dieses über das Auswahlmenü im Strukturbaum ausgewählt werden. Alle Knoten, die in diesem Set hinterlegt sind, werden angesprochen. Im Strukturbaum wird das Knotenset über CTRL+linke Maustaste ausgewählt. MinMax-Box: Es werden alle Knoten ausgewählt, die in einem bestimmten Koordinatenbereich liegen. Dazu gibt man den Bereich in der folgenden Reihenfolge xmin, xmax, ymin, ymax, zmin, zmax ein. Knotenzug: 2 Knoten mit einem gewissen Abstand werden im Berechnungsmodell ausgewählt. Alle Knoten die auf dem kürzesten Weg zwischen den beiden ausgewählten Knoten liegen, werden ausgewählt. Die Auswahl kann durch das Anklicken im Berechnungsmodell oder durch die Eingabe der Knotennummern erfolgen. Knotenschleife: Im Berechnungsmodell werden einzelne Knoten ausgewählt, die entlang einer Schleife liegen. Alle Knoten die Innerhalb dieser Schleife liegen, werden ausgewählt. Die Auswahl kann durch Klicken im Berechnungsmodell oder durch Eingabe der Knotennummer erfolgen. 5

14 Allgemeine Hinweise Elementauswahl: Die einzelnen Funktionen der Elementauswahl verhalten sich im Wesentlichen gleich, wie die Funktionen der Knotenauswahl. Lediglich wird dies nun auf Elemente bezogen. Die Funktion Flaechen suchen ist hinzugekommen. Flaechen suchen: Besteht das Berechnungsmodell aus Flächen, so können diese gesucht werden. Es kann die Nummer der Fläche eingegeben werden und falls gewünscht ein Filter definiert werden. Geometrieauswahl: Die einzelnen Funktionen der Geometrieauswahl verhalten sich im Wesentlichen gleich, wie die Funktionen der Knotenauswahl. Lediglich wird dies nun auf Geometrien bezogen. Die Funktion Bauteil ist hinzugekommen. Bauteil: Besteht das Berechnungsmodell aus Bauteilen, so können diese durch Anklicken im Grafikfenster ausgewählt werden oder im Strukturbaum unter Bauteil über CTRL+linke Maustaste ausgewählt werden. 6

15 Menüleiste; Datei 5 Menüleiste 5.1 Datei Inputdatei einlesen Datei; Inputdatei einlesen: Eine Datei im ABAQUS-Format (.inp) wird in das Programm eingelesen Inputdatei speichern Datei; Inputdatei speichern: Eine Datei im ABAQUS-Format (.inp) wird gespeichert. 1. Auswählen welche Elemente gespeichert werden sollen 2. Elementauswahl mit bestätigen, anschließend öffnet sich das Fenster zum Abspeichern Nufussdatei einlesen Datei; Nufussdatei einlesen: Eine Datei im Nufussformat (.nfs) wird in das Programm eingelesen Nufussdatei speichern Datei; Nufussdatei speichern: Eine Datei im Nufussformat (.nfs) des Berechnungsmodells wird gespeichert Datensicherung Datei; Datensicherung: Während der Erstellung eines Berechnungsmodells empfiehlt es sich, stets im Hintergrund eine Sicherungsdatei zu schreiben. Diese Datei wird im NUFUSS Format (.nfs) abgespeichert: 1. Auf Auswaehlen klicken 2. Es öffnet sich das Fenster zur Wahl des Speicherortes 3. Im Feld Dateiname der Sicherungsdatei einen Namen geben 4. Speichern, das Fenster zur Wahl des Speicherortes schließt 5. Im Feld Sicherungszeit kann das Intervall, in dem die Sicherungsdateien geschrieben werden sollen, angegeben werden. Die Einheit der Sicherungszeit ist immer in Minuten. 6. Eingabe bestätigen mit und anschließend Menü schließen mit Zum Überprüfen oder Ändern der Eingaben, Menü erneut öffnen Ergebnisdatei einlesen Datei; Ergebnisdatei einlesen: Eine Ergebnisdatei im.bof-format kann eingelesen werden Stepdatei einlesen Datei; Stepdatei einlesen: Soll ein Bauteil in NUFUSS untersucht werden, welches zuvor in einem CAD System erstellt wurde, so kann die Bauteildatei über diese Funktion in NUFUSS eingelesen werden. Dazu muss die CAD Datei im STEP-Format (.stp) vorliegen. 7

16 Menüleiste 1. Den Haken der Einbaukoordinaten aktiviert lassen. 2. Eingabe bestätigen mit 3. Das Fenster zur Auswahl der Datei öffnet sich Initialisieren Datei; Initialisieren: Alle Dateien werden aus dem Arbeitsspeicher gelöscht. Ein neues Projekt kann beginnen Ende Datei; Ende: Das Programm wird geschlossen. 8

17 Menüleiste; Physik 5.2 Physik Material Erzeugen/Modifizieren Physik; Material; Erzeugen/Modifizieren: Um eine Berechnung durchführen zu können, sind Materialeigenschaften unabdingbar. In diesem Menüpunkt können verschiedene Materialien angelegt werden. Nachdem ein Material angelegt wurde, erscheint dieses im Strukturbaum unter dem Reiter Material (siehe rechts im Beispiel Stahl) 1. Materialname: Dem Material einen Namen geben, z.b. Stahl 2. Materialeigenschaften: Hier können die für die Berechnung relevanten Materialdaten eingegeben werden. Wird in diesem Beispiel auf Elastizitaet geklickt, öffnet sich ein Reiter mit weiteren Möglichkeiten zur Eingabe von Materialeigenschaften. Hinweis: (Für den Wechsel von isotrop auf Laminar, das Feld doppelklicken!) Für eine statische Berechnung ist es ausreichend, wenn für ein Material der Elastizitätsmodul und die Querkontraktionszahl definiert sind. Für dynamische Berechnungen und zur Bestimmung der Eigenfrequenz ist noch die Angabe der Dichte erforderlich. Materialbibliothek: Ein paar Materialien sind bereits in einer Materialbibliothek hinterlegt. Diese wird durch Anklicken aufgerufen. Durch Anklicken eines Materials werden die hinterlegten Eigenschaften in die Felder eingetragen. Die zweite Funktion dieses Menüs ist das Modifizieren/Ändern von einem bereits erstellten Material. Hierzu auf das im Strukturbaum abgelegte Material mit CTRL + rechte Maustaste klicken oder den Namen bei Materialname eingeben. Die Materialeigenschaften dieses Materials erscheinen in den Feldern und können bearbeitet werden Loeschen Physik; Material; Loeschen: Ein erstelltes Material wird gelöscht. Hierzu auf das im Strukturbaum abgelegte Material mit CTRL + rechte Maustaste klicken oder den Namen bei Materialname eingeben. Das Material verschwindet im Strukturbaum. 9

18 Menüleiste Alle freien loeschen Physik; Material; Alle freien loeschen: Wurde ein Material keiner Property zugewiesen, so ist es ein freies Material ohne Verwendung. Mit dieser Funktion werden alle freien Materialien gelöscht Property Modifizieren Physik; Property; Modifizieren: Das Berechnungsmodell kann aus verschiedenen Properties bestehen, diese können sein: Volumenelemente Flächenelemente Balken Zugstäbe Bei der Erstellung des Berechnungsmodelles werden diese bereits erstellt und sind im Strukturbaum unter Property aufgelistet. Über dieses Menü werden nun noch weitere für die Berechnung erforderliche Eigenschaften zugewiesen wie Material, Trägheitsmomente etc. Im Feld Propertyname den Namen der Property eingeben oder im Strukturbaum die entsprechende Property mit ctrl + rechte Maustaste anklicken. Das Menü wird dann entsprechend angepasst. Eigenschaften eines Volumenelementes (Solid): 1. Ein zuvor erstelltes Material muss durch Eingabe des Namens oder durch Auswählen im Strukturbaum durch ctrl+rechte Maustaste unter dem Reiter Material gewählt werden. 2. Der Haken bei Struktur bleibt unverändert gesetzt. Eigenschaften eines Flächenelementes (Schale): 1. Wählen, ob ein Einschichtiges oder Mehrschichtiges Material vorliegt. Die Auswahl erfolgt über Doppelklicken. (Im Rahmen dieser Anleitung werden nur einschichtige Materialien beschrieben.) 2. Ein zuvor erstelltes Material kann durch Eingabe des Namens oder durch Auswählen im Strukturbaum durch ctrl+rechte Maustaste unter dem Reiter Material gewählt werden. 3. Die Wandstärke/Dicke der Fläche angeben 4. Der Haken bei Struktur bleibt unverändert gesetzt 10

19 Menüleiste; Physik Eigenschaften von Balken: 1. Wählen zwischen Allgemein oder Vollkreis. Die Auswahl erfolgt durch Doppelklicken. Allgemein: Profile (Vierkant, ITB-Träger, Rechteck ) Vollkreis: (Kreisrunde Querschnitte) a) Allgemein: I. Ein zuvor erstelltes Material kann durch Eingabe des Namens oder durch Auswählen im Strukturbaum durch ctrl+rechte Maustaste unter dem Reiter Material gewählt werden. II. Eingabe der Flächeneigenschaften: Diese sind definiert über die Querschnittsfläche, die Biegeträgheit Iyy Iyz und Izz sowie die Torsionsträgheit. Diese müssen komplett angegeben werden. III. Definition des Ebenenvektor vx vy vz. Dieser definiert das lokale Balkenkoordinatensystem. Wobei die X-Achse immer in Balkenrichtung zeigt, die Y- und Z-Achse quer dazu. Mit dem Ebenenvektor wird die lokale Y-Achse definiert. Der Vektor darf nicht parallel zum Balken sein! In dem folgenden Beispiel wird die Lage des lokalen Balkenkoordinatensystem zum globalen Koordinatensystem mit vy = - 1 definiert. Die Lage der lokalen x-achse ist in Balkenrichtung. Die Lage von 2 Vektoren ist somit bekannt, der Dritte Vektor der Z-Achse wird nach dem Kreuzprodukt bestimmt (rechte Hand Regel). Das System ist vollständig definiert! Abbildung 3 Beispiel Ebenenvektor b) Vollkreis: I. Ein zuvor erstelltes Material kann durch Eingabe des Namens oder durch Auswählen im Strukturbaum durch ctrl+rechte Maustaste unter dem Reiter Material gewählt werden. II. Den Außenradius des Rundprofiles eingeben 11

20 Menüleiste III. Ebenenvektor definieren. Siehe Hierzu bei Definition des Ebenenvektors bei a) Allgemein. Die Biegeträgheiten und Torsionsträgheit sind beim Kreis automatisch bestimmt mit: Eigenschaften von Zugstäben: 1. Ein zuvor erstelltes Material kann durch Eingabe des Namens oder durch Auswählen im Strukturbaum durch ctrl+rechte Maustaste unter dem Reiter Material gewählt werden. 2. Die Querschnittsfläche des Profils muss definiert werden. 3. Den Haken bei Druckstab nicht setzen Loeschen Physik; Property; Loeschen: Eine zuvor erstellte Property kann entfernt/gelöscht werden. Durch Eingabe des Propertynamen oder durch Auswählen im Strukturbaum durch ctrl+rechte Maustaste unter dem Reiter Property die zu löschende Property auswählen Alle freien loeschen Physik; Property; Alle freien loeschen: Wurde eine Property erstellt und keinem Element des Berechnungsmodells zugewiesen, so ist es eine freie Property ohne Verwendung. Mit dieser Funktion werden alle freien Properties gelöscht Lagerung Erzeugen/Modifizieren Physik; Lagerung; Erzeugen Modifizieren: Dem Berechnungsmodell wird über dieses Menü eine Lagerung zugewiesen oder eine bestehende Lagerung überschrieben. Im Berechnungsmodell sind Lagerungen durch einen roten Pfeilschaft gekennzeichnet. Die Farbe der Pfeilspitze gibt Auskunft über die Verschiebungsrichtung. x-verschiebung y-verschiebung z-verschiebung Drehung um x-achse 12

21 Menüleiste; Physik Drehung um y-achse Drehung um z-achse Fixierung: Zylindrische Lagerung a) trans. Lagerung (translatorische Lagerung) 1. Zwangswert muss vorgegeben werden. (Eigentliche Lagerung ist 0.0) 2. Mindestens eine Verschiebung oder Drehung muss markiert werden. Die markierten Verschiebungen/Drehungen bekommen den Zwangswert zugewiesen. 3. Optional den Haken bei Knotenset gebunden setzten. Alle Knoten innerhalb eines Knotensets bekommen die definierte Lagerung zugewiesen. Die Lagerungen können dann nur als Knotenset angesprochen werden und nicht einzeln. 4. Zu lagernde Knoten auswählen über Knotenauswahl. Beachte: Knoten von Volumenkörper (solid) und Zugstabknoten kennen nur Verschiebungsfreiheitsgrade Knoten von Flächenteilen und Balken kennen Verschiebungs- und Drehungsfreiheitsgrade b) zyl. Lagerung (zylindrische Lagerung) Lagerung am Umfang. Die Welle kann rotieren! Beispiel: Kugellager, Gleitlager Die Drehachse geht durch den Drehachsenstützpunkt. Dieser muss durch Eingabe seiner X-, Y-, Z-Koordinate definiert werden. Die Drehachse muss parallel zur X-, Y-, oder Z-Achse liegen. Knotenset gebunden: siehe trans. Lagerung. Abbildung 4 Zylindrische Lagerung 13

22 Menüleiste Loeschen Physik; Lagerung; Loeschen: Durch die Auswahl eines Knotens bzw. mehrerer Knoten über Knotenauswahl werden alle Lagerungen, die einem Knoten zugewiesen sind gelöscht. Wurde eine Lagerung über Knotenset gebunden definiert, so können diese durch Setzten des Hakens bei Knotenset gebunden wieder gelöscht werden Info Physik; Lagerung; Info: Durch die Auswahl eines Knotens bzw. mehrerer Knoten über Knotenauswahl werden die zuvor bei der Erstellung der Lagerung eingegebenen Zwangswerte für die Verschiebung bzw. Drehung angezeigt. ux: vorgegebene Verschiebung in X-Richtung uy: vorgegebene Verschiebung in y-richtung uz: vorgegebene Verschiebung in z-richtung rx: vorgegebene Drehung um die x-achse ry: vorgegebene Drehung um die y-achse rz: vorgegebene Drehung um die z-achse Ein-/Ausblenden Physik; Lagerung; Ein-/Ausblenden: Dem Berechnungsmodell zugewiesene Lagerungen können ausgeblendet werden. Durch nochmaliges Klicken werden diese wieder eingeblendet Kraft und Moment Kraft Erzeugen/Modifizieren Physik; Kraft und Moment; Kraft Erzeugen/Modifizieren: Dem Knoten des Berechnungsmodells wird über dieses Menü eine Kraft zugewiesen oder eine bestehende Kraft überschrieben. Im Berechnungsmodell sind Kräfte durch einen schwarzen Pfeilschaft gekennzeichnet. Die Farbe der Pfeilspitze gibt Auskunft über die Wirkrichtung. Kraftkomponente in x-richtung Kraftkomponente in y-richtung Kraftkomponente in z-richtung 1. Eingeben der Belastungen (mindestens eine Kraft muss angegeben werden): x-kraft: Kraftkomponente in x-richtung y-kraft: Kraftkomponente in y-richtung z-kraft: Kraftkomponente in z-richtung 14

23 Menüleiste; Physik 2. Optional den Haken bei Knotenset gebunden setzten. Alle Knoten innerhalb eines Knotensets bekommen die definierte Kraft zugewiesen. Die Kräfte können dann nicht im Einzelnen sondern nur als Knotenset angesprochen werden. 3. Knoten auswählen, denen die Belastungen zugewiesen werden sollen über Knotenauswahl Moment Erzeugen/Modifizieren Physik; Kraft und Moment; Moment Erzeugen/Modifizieren: Dem Knoten des Berechnungsmodells wird über dieses Menü ein Moment zugewiesen oder ein bestehendes Moment überschrieben. Im Berechnungsmodell sind Momente durch einen schwarzen Pfeilschaft gekennzeichnet. Die Farbe der Pfeilspitze gibt Auskunft über die Wirkrichtung. Moment um die x-achse Moment um die y-achse Moment um die z-achse 1. Eingeben der Belastungen, mindestens ein Moment muss angegeben werden. x-moment: Moment um die x-achse y-moment: Moment um die y-achse z-moment: Moment um die z-achse 2. Optional den Haken bei Knotenset gebunden setzten. Alle Knoten innerhalb eines Knotensets bekommen das definierte Moment zugewiesen. Die Momente können dann nicht im Einzelnen, sondern nur als Knotenset angesprochen werden. 3. Knoten, denen das Moment zugewiesen werden soll, über Knotenauswahl auswählen Loeschen Physik; Kraft und Moment; Loeschen: Durch die Auswahl eines Knotens bzw. mehrerer Knoten über Knotenauswahl werden alle Kräfte und Momente, die einem Knoten zugewiesen sind gelöscht. Wurde die Kraft oder das Moment über Knotenset gebunden definiert, so können diese durch setzten des Hakens bei Knotenset gebunden wieder gelöscht werden. 15

24 Menüleiste Info Physik; Kraft und Moment; Info: Durch die Auswahl eines Knotens bzw. mehrerer Knoten über Knotenauswahl werden zugewiesene Kräfte und Momente angezeigt Ein-/Ausblenden Physik; Kraft und Moment; Ein-/Ausblenden: Dem Berechnungsmodell zugewiesene Kräfte und Momente können ausgeblendet werden. Durch nochmaliges Klicken werden diese wieder eingeblendet Flaechenlast Erzeugen/Modifizieren Physik; Flaechenlast; Erzeugen/Modifizieren: Dem Berechnungsmodell wird über dieses Menü eine Flächenlast zugewiesen oder eine bestehende Flächenlast überschrieben. Im Berechnungsmodell sind Kräfte durch lila Pfeile gekennzeichnet. Abbildung 5 Flächenlast 1. Den Flaechenlastwert eingeben. 2. Elementseite: Flächen kennen nur die Elementseite 1 Tetraeder haben die Seiten 1-4 Prismen haben die Seiten 1-5 Hexaeder haben die Seiten 1-6 Für alle anderen Elemente kann keine Flächenlast definiert werden. 3. Optional den Haken bei Elementset gebunden setzten. Alle Elemente innerhalb eines Elementsets bekommen die definierte Flächenlast zugewiesen. Die Flächenlasten können dann nicht im Einzelnen, sondern nur als Elementset gebunden angesprochen werden. 4. Amplitude: keine 16

25 Menüleiste; Physik 5. Soll die Flächenlast nur Elementen mit bestimmter Form zugewiesen werden, so kann ein Typfilter definiert werden 6. Elemente, denen die Flächenlast zugewiesen werden soll, über Elementauswahl bestimmen Loeschen Physik; Flaechenlast; Loeschen: Durch die Auswahl von Elementen wird die zugewiesene Flächenlast gelöscht. Wurde die Kraft oder das Moment über Elementset gebunden definiert, so können diese durch Setzten des Haken bei Elementset gebunden wieder gelöscht werden. (Amplitude: keine) Info Physik; Flaechenlast; Info: Durch die Auswahl von Elementen werden die zugewiesenen Flächenlasten angezeigt. Abbildung 6 Flächenlast Info Ein-/Ausblenden Physik; Flaechenlast; Ein-/Ausblenden: Dem Berechnungsmodell zugewiesene Flächenlasten können ausgeblendet werden. Durch nochmaliges Klicken werden diese wieder eingeblendet Schwerkraft Erzeugen/Modifizieren Physik; Schwerkraft; Erzeugen/Modifizieren: Dem Berechnungsmodell wird über dieses Menü eine Schwerkraft zugewiesen oder eine bestehende Schwerkraft überschrieben. 1. Wirkrichtung (x y z) und Größe der Erdbeschleunigung eingeben. Wird die empfohlene Einheitenkonvektion verwendet, kann die Erdbeschleunigung in eingeben werden. 2. Optional den Haken bei Elementset gebunden setzten. Alle Elemente innerhalb eines Elementsets bekommen die definierte Schwerkraft zugewiesen. Die Schwerkräfte können dann nicht im Einzelnen, sondern nur als Elementset gebunden angesprochen werden. 17

26 Menüleiste 3. Elemente, denen die Schwerkräfte zugewiesen werden sollen, über Elementauswahl bestimmen Loeschen Physik; Schwerkraft; Loeschen: Durch die Auswahl von Elementen wird die zugewiesene Schwerkraft, gelöscht. Wurde die Schwerkraft über Elementset gebunden definiert, so kann diese durch Setzten des Hakens bei Elementset gebunden wieder gelöscht werden Info Physik; Schwerlast; Info: Durch die Auswahl von Elementen, werden die zugewiesenen Schwerkräfte angezeigt Ein-/Ausblenden Physik; Schwerkraft; Ein-/Ausblenden: Die dem Berechnungsmodell zugewiesene Schwerkraft kann ausgeblendet werden. Durch nochmaliges Klicken werden diese wieder eingeblendet Berechnung festlegen Physik; Berechnung festlegen: In diesem Menü werden die grundlegenden Parameter für die Berechnung definiert. 1. Die Berechnungsart festlegen, wie das Bauteil berechnet werden soll. Statisch, dynamisch oder Eigenfrequenzen. Die Auswahl erfolgt über einen Doppelklick. a) Statisch I. Berechnungsdauer und Schrittweite bleibt bei II. Iterationen/Zeitschritt bleibt bei 1 III. Ergebnisse auswählen. Im Normalfall, bei statischen Berechnungen sind Verschiebungen und Spannungen von Relevanz. IV. Position=zentral oder Position=Knoten Spannungen sind Elementergebnisse. Diese können am Elementmittelpunkt (zentral) oder an den Eckpunkten (Koten) angegeben werden. V. Die weiteren Eingabefelder bleiben unverändert. b) Dynamisch Die Angaben erfolgen in Anlehnung an die statische Berechnung. Die Schrittweite muss kleiner oder gleich der Berechnungsdauer sein. c) Eigenfrequenzen Die Angaben erfolgen in Anlehnung an die statische Berechnung. Die Anzahl der 18

27 Menüleiste; Physik zu berechnenden Eigenfrequenzen muss angegeben werden. 19

28 Menüleiste 5.3 Knoten Erzeugen xyz-koordinaten Knoten; Erzeugen; xyz-koordinaten: Durch die Eingabe von x-, y- und z- Koordinaten kann ein Knoten erstellt werden. Beachte: Hinweise zur Eingabe von Zahlen Kapitel Zwischenknoten Knoten; Erzeugen; Zwischenknoten: Zwischen zwei bestehenden Knoten werden über diese Funktion weitere Knoten, die zwischen den bestehenden Knoten liegen, erstellt. Die neuen Zwischenknoten haben den gleichen Abstand zu den Bestehenden. 1. Zwischenknotenzahl eingeben, also wie viele Knoten zwischen den Bestehenden erstellt werden sollen. 2. Zwei Knoten auswählen Verschieben Knoten; Erzeugen; Verschieben: Mit dieser Funktion kann ein Knoten in eine beliebige Richtung verschoben/kopiert werden. Es wird an diesem Punkt ein neuer Knoten erstellt. 1. Eingabe des Verschiebungsvektors. Dieser bestimmt in welche Richtung und wie weit ein Knoten verschoben wird. 2. Auswahl der zu verschiebenden Knoten über Knotenauswahl Drehen Knoten; Erzeugen; Drehen: Mit dieser Funktion kann ein Knoten in eine beliebige Richtung gedreht/kopiert werden. Es wird an diesem Punkt ein neuer Knoten erstellt. Der ausgewählte Knoten wird um die Drehachse mit dem Drehwinkel gedreht. 1. Eingabe des Stützvektors. Dieser gibt einen Punkt der Drehachse an. 2. Eingabe des Richtungsvektors. Dieser definiert die Ausrichtung der Drehachse. Deshalb muss dieser in Richtung der Drehachse zeigen. 3. Eingabe des Drehwinkels in Grad 4. Auswählen der zu drehenden Knoten über Knotenauswahl 20

29 Menüleiste; Knoten Abbildung 7 Drehen von Knoten Spiegeln Knoten; Erzeugen; Spiegeln: Mit dieser Funktion kann ein Knoten in eine beliebige Richtung gespiegelt werden. Es wird an diesem Punkt ein neuer Knoten erstellt. Die Parameter der Ebene werden nach der Hessesche Normalform definiert (Nx, Ny. Nz D) : Neue Koordinaten des neuen Punktes : Koordinaten des Ausgangspunktes = Nx Nx Nz Normale der Ebene D Lage der Ebene (liegt die Ebene schräg im Raum, so muss D über die Hessesche Normalform berechnet werden) Beispiel: Parameter der Ebene: Nx=1 Ny=0 Nz=0 D=1 21

30 Menüleiste Abbildung 8 Beispiel Knoten spiegeln Modifizieren Nummerierung Knoten; Modifizieren; Nummerierung: Die Knoten eines Berechnungsmodells können mit dieser Funktion neu durchnummeriert werden. Der zuerst ausgewählte Knoten erhält den Wert, welcher bei erste Knotennummer definiert ist. Der zweite Knoten erste Knotennummer erste Knotennummer definieren 2. Auswahl der neu zu nummerierenden Knoten über Knotenauswahl Koordinaten Knoten; Modifizieren; Koordinaten: Dieses Menü hat verschiedene Funktionen. Es lassen sich a) Knoten verschieben (neue Koordinaten zuweisen) b) Koordinatenachsen vertauschen c) Koordinaten durch Funktionen definieren a) Knoten verschieben Die Koordinaten eines Knotens können über dieses Menü geändert werden. Der Knoten erhält eine neue Position. 1. Einen Wert bei x-koordinate, y-koordinate oder z-koordinate eintragen. Wird in ein Feld nichts eingetragen, so bleib dieser Wert des Knotens unverändert 2. Knoten über Knotenauswahl auswählen. 22

31 Menüleiste; Knoten Der eingegebene Wert wird dem Knoten nun zugeordnet. Die Verschiebung des Knotens wird im Grafikfenster nach dem Bestätigen der Eingabe angezeigt. Die dunkelgrünen Quadrate sind die ursprünglichen Knoten und die dunkelgrünen Striche stellen die Verschiebung dar (in Abbildung 9: x - Koordinate =2). Die roten Quadrate sind die neuen Orte des Knotens. Abbildung 9 Knoten verschieben b) Koordinatenachsen vertauschen Die Koordinatenachsen können geändert werden. Hierzu muss bei Koordinaten ein Skriptbefehl eingegeben werden. Man setzt die Eingabe in geschweifte Klammern {} und durch $x, $y, $z können die Achskoordinaten berücksichtigt werden. Beispiel: x- und y-koordinaten tauschen Knotenauswahl: all x-koordinate: {$y} y-koordinate: {$x} c) Koordinaten durch Funktionen definieren Dies ist hilfreich, wenn beispielsweise ein Step Modell importiert wurde, welches in der Einheit Meter erstellt wurde. Das Modell muss deshalb um den Faktor 1000 vergrößert werden, um in mm weiter rechnen zu können. Beispiel: Knotenauswall: all x-koordinate: {$x*1000} y-koordinate: {$y*1000} z-koordinate: {$z*1000} Allgemein können in den geschweiften Klammern beliebige Tcl-Funktionen stehen. Im folgenden Beispiel entsprciht die Winkelangabe im Bogenmaß 45. Die ausgewählten Knoten werden um 45 um die z-achse gedreht. Beispiel: x-koordinate: {$x*cos(0.7854)-$y*sin(0.7854)} y-koordinate: {$x*sin(0.7854)+ $y*cos(0.7854)} 23

32 Menüleiste auf Flaeche projizieren Knoten; Modifizieren; auf Flaeche projizieren: Mit diesem Menü kann ein Knoten auf eine Fläche projiziert werden. Der Knoten wird auf den Punkt der Oberfläche der gewählten Property projiziert, zu dem er den kleinsten Abstand aufweist. 1. Eine Fläche auswählen, auf die der Knoten projiziert werden soll. Hierzu den Propertynamen bei Property eingeben oder im Strukturbaum auswählen durch ctrl+rechte Maustaste. 2. Zu projizierende Knoten über Knotenauswahl auswählen. Abbildung 10 Knoten Projizieren Verschmelzen Knotenpaar Knoten; Verschmelzen; Knotenpaar: Mit diesem Menü können Knoten miteinander verschmolzen werden. 2 Knoten müssen ausgewählt werden. Der 2. Knoten bleibt bestehen. Abbildung 11 Knoten sind nicht verschmolzen Abbildung 12 Fläche nach dem Verschmelzen der Knoten 24

33 Menüleiste; Knoten Suchradius Knoten; Verschmelzen; Suchradius: Mit diesem Menü können Knoten miteinander verschmolzen werden. Die Auswahl der Knoten erfolgt hierbei über einen definierten Suchradius. Bei der Anwendung der Funktion muss man beachten, dass kein zu großer Suchradius gewählt wird, da man sonst Knoten miteinander verschmilzt, die eigentlich getrennt bleiben sollen. Es ist ratsam, das Modell vorab zu speichern. 1. Suchradius eingeben 2. Button Knotenpaare suchen drücken. Alle Knoten, die einen Abstand innerhalb dieses Radius aufweisen, werden angezeigt. 3. Die zu verschmelzenden Knoten über Knotenauswahl im Berechnungsmodell auswählen. Der angeklickte Knoten bleibt bestehen Freie Knoten loeschen Knoten; Freie Knoten loeschen: Knoten, die keinem Element zugewiesen sind, können gelöscht werden. Im Darstellungsfenster sind diese durch ein rot umrandetes Rechteck gekennzeichnet. Durch Knotenauswahl werden die zu löschenden Knoten ausgewählt. 25

34 Menüleiste Knotenset Erzeugen Knoten; Knotenset; Erzeugen: Über Knotenset können Knoten zusammengefasst werden. Dies ist vor allem hilfreich, wenn immer wiederkehrend, die gleichen Knoten während der Aufbereitung des Berechnungsmodells angesprochen werden sollen. Das definierte Knotenset kann dann direkt angesprochen werden. Als erstes muss im Feld Knotensetname ein Name für das Knotenset eingegeben werden. Nach dem Bestätigen der Eingaben erscheint das Knotenset mit dem definierten Namen im Strukturbaum Modifizieren Knoten, Knotenset; Modifizieren: Ein bereits erstelltes Knotenset kann über diese Funktion geändert werden, Knoten können hinzugefügt oder entfernt werden. Zunächst bei Knotensetmodifikation auswählen, ob Knoten hinzugefuegt oder entfernt werden sollen. Den Namen des betroffenen Knotensets bei Knotensetname eintragen oder durch Auswahl mittels ctrl+rechte Maustaste im Strukturbaum auswählen. Über Knotenauswahl die entsprechenden Knoten auswählen Loeschen Knoten, Knotenset; Loeschen: Ein bestehendes Knotenset wird entfernt. Durch Eingabe des Namens bei Knotensetname oder durch Auswahl mittels ctrl+rechte Maustaste im Strukturbaum wird das entsprechende Knotenset ausgewählt Info Knoten, Knotenset; Info: Über dieses Menü werden Knoten, die zu einem Knotenset gehören, im Berechnungsmodell grafisch hervorgehoben. Durch Eingabe des Namens bei Knotensetname oder durch Auswahl mittels ctrl+rechte Maustaste im Strukturbaum wird das entsprechende Knotenset ausgewählt. Wird der Haken bei Knotennummer gesetzt, so wird zusätzlich die Nummer des Knotens eingeblendet. 26

35 Menüleiste; Elemente 5.4 Elemente Erzeugen mit Knoten Flaechen Elemente; Erzeugen mit Knoten; Flaechen: Über dieses Menü können aus Knoten eine Fläche erstellt werden. Hierzu muss zunächst bei Property einen Namen für die Fläche eingegeben werden. Anschließend müssen mindestens 3 oder maximal 4 Knoten ausgewählt werden, um eine Fläche zu erstellen. Nach dem Bestätigen erscheint diese dann im Strukturbaum. Soll die Fläche nur aus 3 Knoten aufgespannt werden, muss nach der Auswahl des 3. Knotens die Eingabe bestätigt werden. Der neuen Fläche kann auch eine bereits vorhandene Flächenproperty zugewiesen werden. Hierzu den Namen eingeben oder über ctrl+rechte Maustaste im Strukturbaum auswählen. Abbildung 13 Aus 4 einzelnen Knoten eine Fläche erstellen Volumen Elemente; Erzeugen mit Knoten; Volumen: Über dieses Menü können aus Knoten ein Volumen erstellt werden. Hierzu muss zunächst bei Property einen Namen für das Volumen eingegeben werden. Anschließend müssen mindestens 4, 6 oder maximal 8 Knoten ausgewählt werden, um ein Volumen zu erstellen. Nach dem Bestätigen erscheint dieses dann im Strukturbaum. Soll die Fläche nur aus 4 oder 6 Knoten bestehen, muss nach der Auswahl der Knoten die Eingabe bestätigt werden. Das neue Volumen kann auch einer bereits vorhandenen Volumenproperty zugewiesen werden. Hierzu den Namen eingeben oder über ctrl+rechte Maustaste im Strukturbaum auswählen. 4 Punkte: Tetraeder 6 Punkte: Hexaeder 8 Punkte: Hexaeder 27

36 Menüleiste Abbildung 14 Erstellen eines Tetraeders aus 4 einzelnen Knoten Zugstab Elemente; Erzeugen mit Knoten; Zugstab: Über dieses Menü kann zwischen zwei Knoten ein Zugstab erstellt werden. Hierzu muss zunächst bei Property einen Namen für den Zugstab eingegeben werden. Nach dem Bestätigen erscheint dieser im Strukturbaum. Der neue Zugstab kann auch einer bereits vorhandenen Zugstabproperty zugewiesen werden. Hierzu den Namen eingeben oder über ctrl+rechte Maustaste im Strukturbaum auswählen. Abbildung 15 Erstellen eines Zugstabes aus 2 einzelnen Knoten Balken Elemente; Erzeugen mit Knoten; Balken: Über dieses Menü kann zwischen zwei Knoten ein Balken erstellt werden. Hierzu muss zunächst bei Property einen Namen für den Balken eingegeben werden. Nach dem Bestätigen erscheint dieser im Strukturbaum. Der neue Zugstab kann auch einer bereits vorhandenen Balkenproperty zugewiesen werden. Hierzu den Namen eingeben oder über ctrl+rechte Maustaste im Strukturbaum auswählen. Abbildung 16 Erstellen eines Balkens aus 2 einzelnen Knoten RBE2 Elemente; Erzeugen mit Knoten; RBE2: Das RBE2-Element ist ein steifes Element! Die Abstände der einzelnen Knoten bleiben bei der Verformung erhalten. Zur Erstellung eines RBE2-Elements müssen zuerst die Einstellungen bei Freiheitsgrade getroffen werden und anschließend muss die Wahl der Knoten erfolgen. Dabei muss mit dem Knoten K1 angefangen werden, darauffolgend die Knoten K2 bis Kn auswählen. Nachdem beliebig viele Knoten Kn gewählt wurden, muss der Vorgang bestätigt werden. Nun kann ein neuer 28

37 Menüleiste; Elemente RBE2 mit dem Knoten K1 definiert werden. Freiheitsgrade: Verschiebungen: Verschiebungen werden gekoppelt Drehungen: Drehungen werden gekoppelt Zur Erstellung eines RBE2-Elements muss zuerst der Knoten K1 ausgewählt werden. Anschließend müssen die Knoten K2 bis Kn ausgewählt werden. Im Berechnungsmodell können beliebig viele Knoten Kn gewählt werden. Nach der Auswahl muss der Vorgang bestätigt werden. Nun kann ein neuer RBE2 mit dem Knoten K1 definiert werden. In der folgenden Abbildung entspricht Kn = K5. Abbildung 17 RBE Element RBE3 Elemente; Erzeugen mit Knoten; RBE3: Das RBE 3 Element ist nicht steif! Der Knoten K1 weist eine Linearkombination aus den Verschiebungen der Knoten K2 bis Kn auf. Zur Erstellung eines RBE3-Elements müssen zuerst die Einstellungen bei Freiheitsgrade und Interpolation getroffen werden und anschließend muss die Wahl der Knoten erfolgen. Dabei muss mit dem Knoten K1 angefangen werden, darauffolgend müssen die Knoten K2 bis Kn ausgewählt werden. Nachdem beliebig viele Knoten Kn gewählt wurden, muss der Vorgang bestätigt werden. Nun kann ein neuer RBE3 mit dem Knoten K1 definiert werden. Freiheitsgrade: Verschiebungen: Verschiebungen werden gekoppelt Drehungen: Drehungen werden gekoppelt Interpolation: Konstant: Jeder Knoten K2 bis Kn = K5 wird bei der Linearkombinationen gleich gewichtet. Interpoliert: Dies funktioniert nur mit 4 Knoten (K1,, K4) oder 5 Knoten(K1,, K5), sonst muss Abstand gewählt werden. Je geringer der Abstand eines Knoten K2,, Kn von K1, umso stärker wird er gewichtet. Die Interpolationen sind nicht gleich den Abständen. Bsp: Abstand: Die Gewichtung ist proportional zu den Abständen der Knoten K2,, Kn zu K1. 29

38 Menüleiste Erzeugen aus Elementen Parallelverschiebung Flaechen aus Flaechen Elemente; Erzeugen aus Elementen; Parallelverschiebung; Flaechen aus Flaechen: Parallel zur Ausgangsfläche wird eine neue Fläche mit dem Abstand Abstand erzeugt Volumen aus Flaechen Elemente; Erzeugen aus Elementen; Parallelverschiebung; Volumen aus Flaechen: Durch Parallelverschiebung können Volumenelemente aus Flächen erzeugt werden. Hierzu muss unter Erzeugungsparameter einen Namen für die neue Volumenproperty bestimmt werden, die Gesamthöhe in Längeneinheiten und die Anzahl der zu erstellenden Schichten bei Schichtanzahl sowie einen Wert für die Verzerrung eingeben. Über Elementauswahl kann die Fläche ausgewählt werden, welche zu einem Volumen werden soll. Abbildung 18 Volumenelement aus Fläche erstellen Ebene vernetzen Elemente; Erzeugen aus Elementen; Ebene vernetzen: Eine ebene Fläche muss durch ihre Umrandung aus Zugstäben oder Balken definiert sein. Die eingeschlossene Fläche wird mit Drei- und Vierecken aufgefüllt. Eine Flächenproperty muss vorab angegebene werden. 30

39 Menüleiste; Elemente Abbildung 19 Ebene Vernetzen Verschieben Elemente; Erzeugen aus Elementen; Verschieben: Ein neues Element entsteht aus dem Alten, indem es um den Verschiebungsvektor verschoben wird. An diesem Punkt entsteht ein neues Element. Dieser Vorgang kann mit einer Wiederholung >1 mehrmals wiederholt werden. 1. Eingabe des Verschiebungsvektors. Dieser bestimmt in welche Richtung und wie weit ein Knoten verschoben wird. 2. Angabe der Wiederholungen 3. Auswahl der zu verschiebenden Elemente über Elementauswahl Drehen Elemente; Erzeugen aus Elementen; Drehen: Mit dieser Funktion kann ein Element in eine beliebige Richtung gedreht/kopiert werden. Es wird an diesem Punkt ein neues Element erstellt. Das ausgewählte Element wird um die Drehachse mit dem Drehwinkel gedreht. 1. Eingabe des Stützvektors. Dieser gibt einen Punkt der Drehachse an. 2. Eingabe des Richtungsvektors. Dieser definiert die Ausrichtung der Drehachse. Deshalb muss dieser in Richtung der Drehachse zeigen. 3. Anzahl der Wiederholungen 4. Eingabe des Drehwinkels in Grad 5. Auswählen des zu drehenden Elements über Elementauswahl Abbildung 20 Drehen von Elementen 31

40 Menüleiste Spiegeln Elemente; Erzeugen aus Elementen; Spiegeln: Mit dieser Funktion kann ein Element in eine beliebige Richtung gespiegelt werden. Es wird an diesem Punkt ein neues Element erstellt. Die Parameter der Ebene werden nach der Hessesche Normalform definiert (Nx, Ny. Nz D) : Neue Koordinaten des neuen Punktes : Koordinaten des Ausgangspunktes = Nx Nx Nz Normale der Ebene D Lage der Ebene (Liegt die Ebene schräg im Raum, so muss D über die Hessesche Normalform berechnet werden) Siehe hierzu auch Spiegeln von Knoten Tetraedervernetzung Elemente; Erzeugen aus Elementen; Tetraedervernetzung: Eine geschlossene Oberfläche (Dreiecke, Vierecke) kann durch Tetraeder aufgefüllt werden. Dazu muss eine Tetraederproperty (Volumen) angegeben werden. Die Elemente, welche mit Tetraedern vernetzt werden sollen, müssen mit Elementauswahl ausgewählt werden. Ein externes Programm öffnet sich. Sollte es passieren, dass die Oberfläche nicht geschlossen ist, werden die offenen Kanten im Grafikfenster markiert Inkompatible Netze Elemente; Erzeugen aus Elementen; Inkompatible Netze: Die Knoten 4 und 6 in Abbildung 21 haben keine Anbindung zu den Knoten der linken Elemente. Gedanklich entsteht an dieser Stelle ein Spalt am Bauteil. Über ein RBE 3 können die Knoten 4 und 6 an den Knoten 11 angebunden werden. Somit würde der Spalt geschlossen werden. Man wählt hierzu Knoten aus, die an Elemente angebunden werden sollen. Diese Elemente gehören zur Anbindungsproperty. Kontaktzugstäbe: Im Rahmen dieser Anleitung die Einstellung so belassen 32

41 Menüleiste; Elemente Zugstabproperty: Im Rahmen dieser Anleitung keine Angabe vornehmen Abbildung 21 Inkompatible Netzte Oberflächen Elemente; Erzeugen aus Elementen; Oberflächen: Liegt ein Volumennetz vor, kann aus Drei- und Vierecken die dazugehörigen Oberflächen erzeugt werden. Es werden die Oberfläche von den Elementen, die im Show sind dargestellt. Dazu muss eine Flächenproperty angegeben werden Erzeugen mit Geometrie Linien Elemente; Erzeugen mit Geometrie; Linien: Eine Linie wird in Elementanzahl Zugstäbe oder Balken zerlegt. Entweder wird der Property ein individueller Name zugewiesen oder der Linienname verwendet. 33

42 Menüleiste Grundflaechen Elemente; Erzeugen mit Geometrie; Grundflaechen: Grundflächen werden aus vier Umrandungslinien aufgebaut. Kante (Linie) 1 und 3 haben die gleiche Elementanzahl. Gleiches gilt für die Kanten (Linien) 2 und 4. Die Verzerrung gibt an, zu welchem Rand die Elementgrößen reduziert werden. Entweder wird der Property ein individueller Name zugewiesen oder der Flaechen- oder Bauteilname verwendet Freiformflaechen Elemente; Erzeugen mit Geometrie; Freiformflaechen: Freiformflächen werden im Normalfall aus dem CAD übernommen. Sie haben beliebig viele Umrandungslinien. Eine gewünschte Elementgrösse muss angegeben werden. Diese gibt an, wie lang die Drei- oder Viereckkanten werden. Entweder wird dem Property ein individueller Name zugewiesen oder der Flaechen- oder Bauteilname verwendet Fuegeelemente Schweisspunkt Elemente; Fuegeelemente; Schweisspunkt: Zwei Elementbereiche (Property) werden über einen Schweißpunkt verbunden. Beide Bereiche müssen unterschiedliche Properties haben. Ein Propertyname muss in das Feld Property eingetragen werden. Außerdem muss der Durchmesser angegeben werden. Der gewählte Knoten muss zu einem Element der zweiten Property gehören. Der Hexaeder stellt den Schweißpunkt dar. Die Höhe des Hexaeders entspricht dem Abstand der verbundenen Elemente. Die Verbindung erfolgt über RBE 3. 34

43 Menüleiste; Elemente Abbildung 22 Aufbau Schweißpunkt Klebepunkt Elemente; Fuegeelemente; Klebepunkt: Ein Klebepunkt wird analog zum Schweißpunkt erstellt. Da ein Kleber im Normalfall einen kleineren E-Modul hat, spielt die Klebepunkthöhe eine Rolle. Daher muss sie expliziert angegeben werden. Der Abstand zwischen Klebeelement und angegebenen Elementen wird über ein RBE2 Element überbrückt. Abbildung 23 Aufbau Klebepunkt Schweisslinie Elemente; Fuegeelemente; Schweißlinie: Die Definition ist gleich wie beim Klebepunkt Kapitel Nur die Lage der Schweißpunkte wird über eine Linie definiert Klebelinie Elemente; Fuegeelemente; Klebepunkt: Die Definition ist gleich wie beim Klebepunkt Kapitel Nur die Lage der Klebepunkte wird über eine Linie definiert. 35

44 Menüleiste Modifizieren Property Elemente; Modifizieren; Property: Über dieses Menü kann einem Element eine neue/andere Property zugewiesen werden. Im Feld neue Property muss eine neue Property eingeben oder im Strukturbaum eine bereits vorhandene auswählgewählt werden. Die mit Elementauswahl gewählten Elementen werden dieser Property zugewiesen Nummerierung Elemente; Modifizieren; Nummerierung: Im Berechnungsmodell sind alle Elemente mit einer Nummerierung versehen. Mit diesem Menü kann diese angepasst/korrigiert werden. Im Feld erste Elementnummer muss eine Zahl eingetragen werden, die das erste ausgewählte Element erhalten soll. Die danach gewählten Felder erhalten die erste Elementnummer Flaechenorientierung anpassen Elemente; Modifizieren; Flaechenorientierung anpassen: Alle Flächenelemente haben eine Orientierung, bzw. die Flächennormale zeigt in eine bestimmte Richtung. Diese kann mit Elemente; Info; Flaechenorientierung angezeigt werden. Die Orientierung ist z.b. bei einer Flächenlast entscheidend. Die Flächenorientierung wird so angepasst, dass alle Normalen in dieselbe Richtung zeigen. Alle ausgewählten Elemente werden berücksichtigt Flaechenorientierung drehen Elemente; Modifizieren; Flaechenorientierung drehen: Die Flächenorientierung aller ausgewählten Elemente wird gedreht. Abbildung 24 Flächenorientierung drehen Lineare Elementkanten halbieren Elemente; Modifizieren; Lineare Elementkanten halbieren: Alle ausgewählten Elementkanten werden halbiert. Dabei entsteht aus 36

45 Menüleiste; Elemente 1 Viereck 4 Vierecke 1 Hexaeder 8 Hexaeder 1 Prisma 6 Prismen 1 Tetraeder 4 Tetraeder 1 Dreiecke 4 Dreiecke 1 Balken / Zugstab 2 Balken / Zugstäbe Mit Rand anpassen kann bei Flächenelemente der Übergangsbereich angepasst werden, so dass alle Elemente verbunden sind. Grenzschicht darf dabei nicht markiert werden. Abbildung 25 Rand Anpassen Lineare Rechteckkante zerlegen Elemente; Modifizieren; Lineare Rechteckkante zerlegen: Bei Vierecken und Hexaedern können die Elemente in eine Richtung zerlegt werden. Die Anzahl der Schichten, die Verzerrung und die Kante muss gewählt werden. Ein Viereck kennt nur Kante 1 und 2. Abbildung 26 Rechteckkante zerlegen 37

46 Menüleiste Typ aendern Linear zu Serendipity Elemente; Modifizieren; Typ aendern; Lienar zu Serendipity: Standardelemente sind linear: Beispielsweise: Viereck mit 4 Knoten Dreieck mit 3 Knoten Hexaeder mit 8 Knoten Tetraeder mit 4 Knoten Prisma mit 6 Knoten Sollen die Verschiebungen innerhalb des Elements nicht linear beschrieben werden, müssen zusätzliche Knoten eingefügt werden. Beispielsweise: Viereck mit 8 Knoten Dreieck mit 6 Knoten Hexaeder mit 20 Knoten Tetraeder mit 10 Knoten Prisma mit 15 Knoten Die ausgewählten linearen Elemente werden zu Nichtlinearen umgewandelt Serendipity zu Linear Elemente; Modifizieren; Typ aendern; Serendipity zu Lienar: Aus nichtlinearen Elementen werden lineare Elemente gebildet. Die Zwischenknoten werden zu freien Knoten. Diese Funktion bewirkt genau das Gegenteil der in Kapitel Linear zu Serendipity beschriebenen Aktion Dreiecke zu Viereck Elemente; Modifizieren; Typ aendern; Dreiecke zu Viereck: Zwei aneinander stossende Dreiecke werden zu einem Viereck vereint. Hierzu müssen 2 Dreieckselemente ausgewählt werden. Abbildung 27 Dreieck zu Viereck 38