Modell Bibliothek Mechanik

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1 Modell Bibliothek Mechanik Mit den Bibliotheken Translatorische Mechanik, Rotatorische Mechanik, Modales Ersatzsystem inkl. ANSYS Schnittstelle, und MKS Mechanik (inkl. CAD Import via STL) mit den Zusatzoptionen + Balkenelement, + Kontaktelement, + CAD Import für Autodesk Inventor sowie + CAD Import für Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 lassen sich Aufgabenstellungen zur dynamischen Analyse mechanischer Systeme besonders effizient bearbeiten. Die Elemente ermöglichen einen schnellen und intuitiven Modellaufbau entsprechend der gewünschten Freiheitsgrade (1D, 2D oder 3D). Das Modell wird beispielsweise mit Massen, Drehträgheiten, Feder Dämpfern und Krafteinleitungen aufgebaut. Parameter sind u. a. Trägheiten, Steifigkeiten und Dämpfungen. Ergebnisse sind zum Beispiel Wege (bzw. Winkel), ihre Ableitungen sowie innere Kräfte (bzw. Momente). Der Mechaniker kann in seiner gewohnten Umgebung modellieren. Das Aufstellen von Differentialgleichungen oder die Abstraktion des Systems in Signalstrukturen ist nicht erforderlich. Die Elemente der Bibliothek Mechanik berücksichtigen die Statik, Kinematik und Dynamik im 1D, 2D und 3D Bereich. MKS 1D Modellbibliotheken für die 1D, 2D und MKS Mechanik zur Berücksichti gung von Statik, Kinematik und Dynamik Mehrkörpersystem Simulation mit flexiblen und starren Körpern und CAD Import Flexible Auswahl mechanischer Parameter (Steifigkeit, Dämpfung, Reibung, Spiel) Freie Definition und Berücksichtigung von Zwangsbe dingungen (Weg, Geschwindigkeitsdifferenz oder Vorgabe einer Funktion) Elastische und starre Reibstellen mit Eingabe der Verhaltensbedingungen Elastische und starre Anschläge mit Wahl der Stoßart (plastisch, elastisch) oder Vorgabe des Stoßfaktors Einbindung Linearelastischer Strukturen zur Abbildung ela stischer Körper MKS Modell eines Radladers mit Hubkinematik und Fußpunkterregungsmodellen (eindimensional) an jedem Rad (Modellstruktur mit Feder/Dämpfer, Massen und Trägheiten, Transformatoren und angeschlossenen Signalstrukturen zur Vorgabe von Kennlinien für Kraftverläufe)

2 Seite 2 von 5 Translatorische Mechanik Masse Äußere Kraft Translatorische Zwangsbedingung Ideale Starre Reibstelle (Vorgabe der Losreiß und Gleitreibkraft) Vorgabe Feder Hebel (konstante oder veränderliche ideale Transformation ) Ideale Elastische Reibstelle (Vorgabe der Losreißund Gleitreibkraft, sowie der Steifigkeit und der Dämpfung im Reibkontakt) Dämpfer Ebener Transformator (ideale Transformation der translat. und rotat. zwischen zwei ebenen kartesischen Koordinatensystemen) Idealer Anschlag (Vorgabe der Spiele und des Stoßverhaltens: starr, elastisch, Stoßfaktor) zur Aufnahme Feder Dämpfer Spiel Gemeinsam mit der Bibliothek Rotatorische Mechanik stellt die Translatorische Mechanik Basisfunktionalitäten für ein und zweidimensionale Mechanikstrukturen zur Verfügung. Das Parametrieren mit Kennlinien und Ausdrücken sowie das Zusammenfassen von Elementen erlauben den Aufbau komplexer mechanischer Systeme, wie beispielsweise Kfz Antriebsstränge oder Verarbeitungsmaschinen. Alle Elemente lassen sich mit den Elementen aus den Bibliotheken der Antriebstechnik oder der Signalglieder verbinden. Modell eines Vierglied Mechanismus (Ebenes Modell aus Elementen der Translatorischen und der Rotatorischen Mechanik, sowie diversen Signalgliedern)

3 Seite 3 von 5 Die Modellierungssprache Modelica erlaubt dem Anwender das komfortable Referenzieren auf Parameter oder Ergebnisgrößen anderer Elemente oder die Eingabe logischer Bedingungen und mathematischer Zusammenhänge. Rotatorische Mechanik Drehträgheit Äußeres Moment Rotatorische Zwangsbedingung Ideale Starre Reibstelle (Vorgabe des Losreiß und Gleitreibmomentes) Vorgabe rotatorischer Feder Übersetzung (konstante oder veränderliche ideale Transformation rotatorischer ) Ideale Elastische Reibstelle (Vorgabe des Losreiß und Gleitreibmomentes, sowie der Steifigkeit und der Dämpfung im Reibkontakt) Dämpfer Rotatorisch Translatorische Transformation (konstante oder veränderliche ideale Transformation der translat. und rotat. ) Idealer Anschlag (Vorgabe der Winkelspiele und des Stoßverhaltens: starr, elastisch, Stoßfaktor) zur Aufnahme rotatorischer Feder Dämpfer Spiel Planetengetriebe Übersetzung (ideale Transformation der rotat. zwischen zwei Zentralradwellen und Planetenträgerwelle) Durch die Verwendung von Auswahlfeldern und Schaltern in den Eigenschaftsdialogen der Elemente (siehe Bild) ergeben sich viele Parametrierungsmöglichkeiten und damit weit mehr mögliche Modelle als in den B ibliotheken zunächst ersichtlich sind. Beispielsweise lässt sich d as Element Feder Dämpfer Spiel entweder als Feder, Dämpfer, Feder Dämpfer, Feder Spiel, Dämpfer Spiel oder Feder Dämpfer Spiel parametrieren. So können ohne Austausch eines Elements in der Struktur sehr komfortabel verschiedene Modellstrukturvarianten simuliert und analysiert werden. Bei Benutzung der Bibliothek Animationskörper lassen sich auch für ein und zweidimensionale Modelle mit den Elementen aus der Rotatorischen und der Translatorischen Mechanik Animationen erstellen.

4 Seite 4 von 5 Modales Ersatzsystem inkl. ANSYS Schnittstelle Zur Abbildung flexibler Körper in eindimensionalen Mechanik Strukturen, lassen sich linearelastische Strukturen mittels des Moduls Modales Ersatzsystem inkl. ANSYS Schnittstelle einbinden. Über ein Modales Ersatzsystem können mittels modaler Parameter aus experimentellen Modalanalysen oder FEM Programmen elastische Substrukturen, zum Beispiel Fahrzeugkarosserien oder Maschinengestelle, abgebildet werden. Für das Programm ANSYS existiert ein Importfilter für diese Daten. MKS Mechanik (Mehrkörpersystem Simulation) Allgemeiner Starrkörper Starre Bindung Bipolare Kraft Kraft CAD-Import Schubgelenk Bipolare Quader Angetriebenes Schubgelenk Bipolares Moment s Moment Kugel Drehgelenk Bipolare Zylinder Angetriebenes Drehgelenk Translatorischer Feder-Dämpfer Kraft Kegel Kugelgelenk Feder Dämpfer (3D) Prisma Allgemeines Gelenk s Moment Außenverzahntes Stirnrad Freie Bewegung Kamera Innenverzahntes Stirnrad Zwangsbedingung Rotationskörper Translatorische Vorgabeschnittstelle Absoluter kinematischer Vorgabe von Rotatorische Vorgabeschnittstelle Relativer kinematisch er Die Bibliothek MKS Mechanik stellt Elemente zur Abbildung dreidimensionaler Mehrkörpersysteme zur Verfügung. Die Modellierung geschlossener Gliederketten ist möglich. Durch den Import von CAD Daten sind auch beliebig kompliziert geformte Körper in das Modell integrierbar. Koppelelemente (Schnittstellen) stellen sicher, dass die MKS Mechanik in einem Modell mit allen anderen Bibliotheken (z.b. Translatorische Mechanik, Hydraulik, Signalglieder) kombinierbar ist. Der Anwender kann gleichzeitig in der 3D Ansicht und in einer Strukturansicht arbeiten (siehe Bild unten). Während die Strukturansicht zeigt, welche Elemente miteinander interagieren, lässt sich in der 3D Ansicht das räumliche Zusammenspiel visualisieren. Animationen des Systems lassen sich während oder nach der Rechnung betrachten.

5 Seite 5 von 5 SimulationX: MKS Modell einer Windenergieanlage, links: 3D Ansicht, rechts: Strukturansicht Mit den Elementen können beliebige räumliche mechanische Strukturen erstellt werden. Einsatzmöglichkeiten bieten sich unter anderem in der Analyse von Windenergieanlagen, der Modellierung von Kfz Antriebssträngen und Fahrwerksmodellen oder der Untersuchung von Verarbeitungsmaschinen. Ergebnisgrößen können schon während oder nach der Rechnung innerhalb von SimulationX analysiert, oder zur Benutzung in anderen Softwaretools exportiert werden. Option: Balkenelement Die Option Balkenelement bietet die Möglichkeit der Integration elastischer Strukturen in ein Mehrkörpersystem. Das einzelne Balkenelement kann große Starrkörperbewegungen und kleine elastische Verformungen berechnen. Um große elastische Verformungen zu untersuchen, können mehrere Balkenelemente miteinander gekoppelt werden. Elastischer Balken Option: Kontaktelement Mit der Option Kontaktelement wird ein Element freigeschaltet, welches das Kontaktverhalten von aufeinander stoßenden Körpern simuliert. Die Kontaktkräfte hängen viskoelastisch vom Durchdringungsvolumen ab. Anwendungsgebiete sind Kontaktberechnungen beliebig geformter Körper, wie z.b. Bau teile in mechanischen Uhren oder Synchronisierungen, wo Fertigungs toleranzen relevante Einflüsse auf das dynamische Systemverhalten haben. Kontaktelement Optionen: CAD Import Autodesk Inventor und CAD Import Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 Mit diesen Optionen lassen sich CAD Daten aus Autodesk Inventor und Pro/ENGINEER importieren. In beiden Fällen wird der Importassistent über das Starrkörperelement CAD Import aus der MKS Mechanik aufgerufen. Voraussetzung zum Einsatz des Imports ist eine Installation von Autodesk Inventor bzw. Pro/ENGINEER. Weitere Informationen befinden sich auf dem Datenblatt CAD Import.