Finite-Elemente-Methoden mit CATIA V5 / SIMULIA

1 - Inhalt [Seite 8]
2 - 1 Einleitung [Seite 12]
2.1 - 1.1 Arbeitsumgebungen [Seite 12]
2.2 - 1.2 Aufbau des Buches [Seite 13]
2.3 - 1.3 Internet-Link [Seite 14]
3 - 2 Theoretische Grundlagen [Seite 16]
3.1 - 2.1 Finite Elemente des elastischen Kontinuums -Verschiebungsansatz [Seite 16]
3.2 - 2.2 Beispiel einer FEM-Berechnung [Seite 19]
4 - 3 Arbeitsumgebung GPS [Seite 22]
4.1 - 3.1 Vorbereitung einer GPS-Analyse [Seite 24]
4.2 - 3.2 Die Materialbibliothek [Seite 25]
4.2.1 - 3.2.1 Anlegen einer neuen Materialfamilie [Seite 26]
4.2.2 - 3.2.2 Anlegen eines neuen Materials [Seite 26]
4.2.3 - 3.2.3 Sonstige Icons in der Material Library [Seite 26]
4.2.4 - 3.2.4 Übungsbeispiel Material Library [Seite 26]
4.2.5 - 3.2.5 Pfadeingabe für den neuen Materialkatalog [Seite 29]
4.2.6 - 3.2.6 Materialzuordnung [Seite 31]
4.3 - 3.3 Vorgangsweise bei der Berechnung [Seite 32]
4.3.1 - 3.3.1 Definition der gewünschten FEM-Analyse [Seite 33]
4.4 - 3.4 Einstiegsbeispiel für GPS [Seite 34]
4.4.1 - 3.4.1 Aufgabenbeschreibung [Seite 34]
4.4.2 - 3.4.2 Öffnen des Startmodells [Seite 35]
4.4.3 - 3.4.3 Auswahl des Analyseprozesses [Seite 35]
4.4.4 - 3.4.4 Randbedingungen zur Bauteillagerung [Seite 35]
4.5 - 3.5 Standardeinstellungen für GPS [Seite 43]
4.5.1 - 3.5.1 Spannungen in der Einheit MPa [Seite 43]
4.5.2 - 3.5.2 Generelle Standardeinstellungen von GPS [Seite 44]
4.5.3 - 3.5.3 Festlegen der Speichereinstellungen [Seite 47]
4.6 - 3.6 Der CATIA ELFINI Solver [Seite 48]
4.7 - 3.7 Möglichkeiten der Vernetzung [Seite 49]
4.7.1 - 3.7.1 Beam-Elemente (1D-Elemente) [Seite 49]
4.7.2 - 3.7.2 Schalenelemente (2D-Elemente) [Seite 49]
4.7.3 - 3.7.3 Tetraederelemente (3D-Elemente) [Seite 50]
4.8 - 3.8 Der Abaqus Solver [Seite 50]
5 - 4 Definition der Randbedingungen [Seite 52]
5.1 - 4.1 Bedingungen direkt auf Bauteilgeometrie [Seite 53]
5.1.1 - 4.1.1 Feste Einspannung [Seite 54]
5.1.2 - 4.1.2 Flächenloslager [Seite 55]
5.1.3 - 4.1.3 Erweiterte Bedingung (Allgemeine Definition) [Seite 57]
5.1.4 - 4.1.4 Isostatische Randbedingung [Seite 60]
5.2 - 4.2 Virtuelle Elemente [Seite 60]
5.2.1 - 4.2.1 Starres virtuelles Teil [Seite 61]
5.2.2 - 4.2.2 Bewegliches virtuelles Teil [Seite 62]
5.2.3 - 4.2.3 Virtuelles Kontaktteil [Seite 63]
5.2.4 - 4.2.4 Beispiel zur Anwendung virtueller Teile [Seite 64]
5.2.5 - 4.2.5 Virtuelles Teil mit starrer Feder [Seite 73]
5.2.6 - 4.2.6 Virtuelles Teil mit beweglicher Feder [Seite 74]
5.3 - 4.3 Randbedingungen über virtuelle Teile [Seite 75]
5.3.1 - 4.3.1 Loslager [Seite 76]
5.3.2 - 4.3.2 Gleitdrehpunkt [Seite 76]
5.3.3 - 4.3.3 Kugelgelenkverbindung [Seite 77]
5.3.4 - 4.3.4 Drehpunkt [Seite 78]
5.4 - 4.4 Zusammenfassende Übersicht [Seite 78]
5.5 - 4.5 Berücksichtigung von Bauteilsymmetrien [Seite 79]
5.5.1 - 4.5.1 Symmetrierandbedingung [Seite 79]
5.5.2 - 4.5.2 Periodizitätsbedingung [Seite 80]
6 - 5 Definition der Lasteinleitung [Seite 84]
6.1 - 5.1 Druck [Seite 85]
6.2 - 5.2 Verteilte Last [Seite 86]
6.3 - 5.3 Moment [Seite 89]
6.4 - 5.4 Lagerlast [Seite 92]
6.5 - 5.5 Importierte Kraft [Seite 93]
6.6 - 5.6 Importiertes Moment [Seite 95]
6.7 - 5.7 Streckenlast [Seite 95]
6.8 - 5.8 Flächenlast [Seite 96]
6.9 - 5.9 Körperkraft [Seite 98]
6.10 - 5.10 Dichte der Kraft [Seite 99]
6.11 - 5.11 Beschleunigung [Seite 100]
6.12 - 5.12 Rotation [Seite 101]
6.13 - 5.13 Erzwungene Verschiebung [Seite 103]
6.14 - 5.14 Temperaturfeld [Seite 105]
6.15 - 5.15 Zusammenfassende Übersicht [Seite 110]
7 - 6 Durchführung der Berechnungen [Seite 112]
7.1 - 6.1 Erster Rechenschritt [Seite 112]
7.2 - 6.2 Netzverfeinerung und weitere Berechnung [Seite 114]
7.3 - 6.3 Überprüfung der Genauigkeit [Seite 116]
7.4 - 6.4 Strategien bei der FEM-Analyse [Seite 119]
7.4.1 - 6.4.1 Qualitative Prüfung der Ergebnisse [Seite 120]
7.4.2 - 6.4.2 Variantenvergleich bei verfeinertem Netz [Seite 120]
7.4.3 - 6.4.3 Lokale Spannungsuntersuchungen [Seite 120]
7.5 - 6.5 Berechnungsmethoden im ELFINI-Solver [Seite 120]
7.5.1 - 6.5.1 Der Gauß-Algorithmus [Seite 121]
7.5.2 - 6.5.2 Das Gradientenverfahren [Seite 121]
7.6 - 6.6 Verfügbare FEM-Analysen [Seite 122]
7.6.1 - 6.6.1 Statischer Prozess [Seite 122]
7.6.2 - 6.6.2 Durch die Statik erzwungene Frequenzen [Seite 123]
7.6.3 - 6.6.3 Frequenzprozess [Seite 124]
7.6.4 - 6.6.4 Beulprozess [Seite 134]
7.6.5 - 6.6.5 Kombinierter Prozess [Seite 139]
7.6.6 - 6.6.6 Dynamische Schwingungsprozesse [Seite 141]
8 - 7 Auswertung der Ergebnisse [Seite 146]
8.1 - 7.1 Darstellung des Netzes [Seite 146]
8.2 - 7.2 Von-Mises-Vergleichsspannungen [Seite 147]
8.3 - 7.3 Darstellung der Verformungen [Seite 151]
8.4 - 7.4 Darstellung der Hauptspannungen [Seite 153]
8.4.1 - 7.4.1 Die Normalspannungshypothese [Seite 155]
8.4.2 - 7.4.2 Die Schubspannungshypothese [Seite 155]
8.4.3 - 7.4.3 Die Gestaltänderungsenergiehypothese [Seite 155]
8.5 - 7.5 Darstellung der Genauigkeit [Seite 161]
8.6 - 7.6 Analysetools [Seite 162]
8.6.1 - 7.6.1 Animieren [Seite 162]
8.6.2 - 7.6.2 Schnittebenenanalyse [Seite 163]
8.6.3 - 7.6.3 Maßstabsfaktor der Verformung [Seite 163]
8.6.4 - 7.6.4 Extremwert bei Bild [Seite 164]
8.6.5 - 7.6.5 Informationen [Seite 164]
8.6.6 - 7.6.6 Bildlayout [Seite 165]
8.7 - 7.7 Symbolleiste Analyseergebnisse [Seite 166]
8.7.1 - 7.7.1 Bericht der Basisanalyse [Seite 167]
8.7.2 - 7.7.2 Verbesserter Bericht [Seite 167]
8.7.3 - 7.7.3 Protokoll der Berechnungen [Seite 169]
8.7.4 - 7.7.4 Listenbericht [Seite 169]
8.8 - 7.8 Sensoren [Seite 170]
8.8.1 - 7.8.1 Reaktionssensor [Seite 170]
8.8.2 - 7.8.2 Globaler Sensor [Seite 171]
8.8.3 - 7.8.3 Lokaler Sensor [Seite 172]
8.8.4 - 7.8.4 Werte für Sensoren anzeigen [Seite 174]
9 - 8 Verfügbare Finite Elemente [Seite 176]
9.1 - 8.1 1D-Elemente (Balkenelemente) [Seite 176]
9.1.1 - 8.1.1 Vorgangsweise bei der Vernetzung [Seite 176]
9.1.2 - 8.1.2 Zuordnung von Eigenschaften [Seite 177]
9.1.3 - 8.1.3 Berechnung mit Balkenelementen [Seite 181]
9.2 - 8.2 2D-Elemente (Schalenelemente) [Seite 182]
9.2.1 - 8.2.1 Vorgangsweise bei der Vernetzung [Seite 183]
9.2.2 - 8.2.2 Zuordnung der Eigenschaften [Seite 185]
9.2.3 - 8.2.3 Berechnung mit Schalenelementen [Seite 185]
9.2.4 - 8.2.4 Definition veränderlicher Wandstärken [Seite 186]
9.3 - 8.3 Viereckige Schalenelemente (2D-Elemente) [Seite 187]
9.3.1 - 8.3.1 Vernetzung mit viereckigen Schalenelementen [Seite 188]
9.3.2 - 8.3.2 Qualität des Netzes überprüfen [Seite 193]
9.3.3 - 8.3.3 Netz editieren [Seite 195]
9.3.4 - 8.3.4 Berechnung mit Schalenelementen [Seite 197]
9.4 - 8.4 3D-Elemente (Tetraederelemente) [Seite 199]
9.4.1 - 8.4.1 Lineare Tetraederelemente (TE4) [Seite 199]
9.4.2 - 8.4.2 Das parabolische Tetraederelement (TE10) [Seite 200]
9.4.3 - 8.4.3 Unterschiede von TE4- und TE10-Elementen [Seite 200]
9.5 - 8.5 Hexaederelemente (3D-Elemente) [Seite 201]
9.6 - 8.6 Neuerungen in CATIA V5R14 [Seite 204]
9.6.1 - 8.6.1 Tetraeder Filler [Seite 204]
9.6.2 - 8.6.2 Erweiterte Möglichkeiten bei der Hexaedervernetzung [Seite 210]
10 - 9 Übungsbeispiele GPS [Seite 222]
10.1 - 9.1 Stahlplatte mit Bolzenverbindung [Seite 222]
10.2 - 9.2 Kipphebel [Seite 228]
10.3 - 9.3 Sicherungsring [Seite 233]
10.4 - 9.4 Optimierung eines Zylindergehäuses [Seite 239]
10.4.1 - 9.4.1 Konstruktionsvariante 1 [Seite 239]
10.4.2 - 9.4.2 Konstruktionsvariante 2 [Seite 245]
10.4.3 - 9.4.3 Konstruktionsvariante 3 [Seite 247]
10.4.4 - 9.4.4 Konstruktionsvariante 4 [Seite 249]
10.5 - 9.5 Vernetzung eines Zylinderkopfs mit dem Tetraeder-Filler [Seite 251]
10.6 - 9.6 Zahnradberechnung mit Hexaederelementen [Seite 260]
11 - 10 Baugruppenberechnung (GAS) [Seite 266]
11.1 - 10.1 Bedingungen in der Baugruppe [Seite 266]
11.1.1 - 10.1.1 Bedingungen im Assembly Design [Seite 266]
11.1.2 - 10.1.2 Analysis-Connection-Bedingung (Analyse allgemeiner Verbindung) [Seite 267]
11.2 - 10.2 Verbindungen zwischen zwei Teilen [Seite 272]
11.2.1 - 10.2.1 Eigenschaft der fixierten Verbindung [Seite 272]
11.2.2 - 10.2.2 Eigenschaft der Gleitverbindung [Seite 274]
11.2.3 - 10.2.3 Eigenschaft der Kontaktverbindung [Seite 275]
11.2.4 - 10.2.4 Eigenschaft der fixierten Federverbindung [Seite 276]
11.2.5 - 10.2.5 Eigenschaft der Presspassverbindung [Seite 276]
11.2.6 - 10.2.6 Eigenschaft der Schraubenverbindung [Seite 277]
11.3 - 10.3 Ferne Verbindungen [Seite 278]
11.3.1 - 10.3.1 Starre Verbindung [Seite 278]
11.3.2 - 10.3.2 Bewegliche Verbindung [Seite 279]
11.3.3 - 10.3.3 Verbindung mit virtuellem Festdrehen von Bolzen [Seite 281]
11.3.4 - 10.3.4 Verbindung mit virtuellem Festdrehen von Federbolzen [Seite 282]
11.3.5 - 10.3.5 Benutzerdefinierte Verbindung [Seite 284]
11.4 - 10.4 Schweißverbindungen [Seite 286]
11.4.1 - 10.4.1 Definition eines benutzerdefinierten Materials [Seite 287]
11.4.2 - 10.4.2 Die Punktschweißverbindung [Seite 288]
11.4.3 - 10.4.3 Nahtschweißverbindung [Seite 291]
11.5 - 10.5 Übersicht der Baugruppenverbindungen [Seite 293]
12 - 11 Übungsbeispiele zu Baugruppen [Seite 296]
12.1 - 11.1 Abtriebswelle mit Riemenscheibe [Seite 296]
12.2 - 11.2 Punktschweißverbindung [Seite 309]
12.3 - 11.3 Schweißnahtverbindung [Seite 317]
12.4 - 11.4 Kurbeltrieb eines Verbrennungsmotors [Seite 323]
12.5 - 11.5 Baugruppe mit unterschiedlichen finiten Elementen [Seite 338]
13 - 12 FEM-Berechnungen mit SIMULIA [Seite 344]
13.1 - 12.1 Fluent for CATIA [Seite 344]
13.1.1 - 12.1.1 Startbeispiel Rohrleitung mit Durchmessersprung [Seite 345]
13.1.2 - 12.1.2 Strömungssimulation eines Sportflugzeugs [Seite 352]
13.2 - 12.2 ANL Abaqus nichtlineare Simulationen [Seite 354]
13.2.1 - 12.2.1 Nichtlineare Simulation von hyperelastischen Materialien [Seite 357]
13.2.2 - 12.2.2 Reibungsbehaftete Vorgänge [Seite 366]
13.3 - 12.3 ATH Abaqus Thermische Analysen [Seite 370]
13.3.1 - 12.3.1 Berechnung der Wärmebelastung einer Bremsscheibe [Seite 371]
13.3.2 - 12.3.2 Koppelung ANL und ATH [Seite 376]
14 - 13 Hinweise für die Anwender [Seite 380]
14.1 - 13.1 Modellprüfprogramm [Seite 380]
14.2 - 13.2 Elemente gruppieren [Seite 381]
14.3 - 13.3 Speichern und Versenden von Ergebnisdaten [Seite 383]
14.4 - 13.4 Optimierung von Bauteilen (Knowledgeware) [Seite 385]
14.5 - 13.5 Schnittstellen zu anderen Produkten [Seite 390]
14.6 - 13.6 Allgemeine Hinweise [Seite 390]
15 - 14 Literaturverzeichnis [Seite 392]
16 - 15 Index [Seite 394]