Simulationen mit NX/Simcenter 3D Kinematik, FEM, CFD, EM und Datenmanagement

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Bibliographische Detailangaben
Hauptverfasser: Anderl, Reiner 1955- (VerfasserIn), Binde, Peter (VerfasserIn)
Format: Buch
Sprache:German
Veröffentlicht: München Hanser [2022]
Ausgabe:5., aktualisierte Auflage
Schlagworte:
NX12
Dreidimensionales CAD
Virtuelle Produktentwicklung
Finite-Elemente-Methode
Numerische Strömungssimulation
Computersimulation
Mehrkörpersystem
NX11
Dynamik
Kinematik
Siemens NX
Simcenter
Simulation
Statik
Strömungsmechanik
Strukturmechanik
FBKOCDNX: NX
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FBLEHR: Lehrbuch
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Aufgabensammlung
Online-Zugang:Inhaltsverzeichnis
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adam_text INHALT VORWORT .......................................................................................... XVII N EINFUEHRUNG ......................................................................... 1 1.1 LERNAUFGABEN, LERNZIELE UND WICHTIGE VORAUSSETZUNGEN FUER DIE ARBEIT MIT DEM BUCH ..................................................... 4 1.2 ARBEITSUMGEBUNGEN ............................................................................. 6 1.3 ARBEITEN MIT DEM BUCH .......................................................................... 7 3 NX/SIMEENTER 3D MOTION (MKS) ...................................... 11 2.1 EINFUEHRUNG UND THEORIE ........................................................................ 11 2.1.1 BERECHNUNGSMETHODE ........................................................................................ 12 2.1.2 EINSCHRAENKUNGEN .............................................................................................. 14 2.1.3 KLASSIFIKATIONEN BEI MKS ................................................................................... 15 2.2 LERNAUFGABEN ZUR KINEMATIK ................................................................. 16 2.2.1 LENKGETRIEBE ....................................................................................................... 16 2.2.1.1 AUFGABENSTELLUNG .................................................................. 16 2.2.1.2 UEBERBLICK UEBER DIE FUNKTIONEN ....................................................... 17 2.2.1.3 UEBERBLICK UEBER DIE LOESUNGSSCHRITTE ................................................ 22 2.2.1.4 ERZEUGUNG DER NX/SIMEENTER 3D MOTION-DATEI ......................... 22 2.2.1.5 WAHL DES LOESUNGSTYPS ................................................................... 25 2.2.1.6 DEFINITION DER BEWEGUNGSKOERPER (MOTION BODIES) ....................... 26 2.2.1.7 DEFINITION VON DREHGELENKEN ........................................................... 28 2.2.1.8 ERMITTLUNG UNBESTIMMTER FREIHEITSGRADE ....................................... 30 2.2.1.9 TESTLAUF MIT ZWEI UNBESTIMMTEN FREIHEITSGRADEN ......................... 30 2.2.1.10 DEFINITION EINES KINEMATISCHEN ANTRIEBS ...................................... 32 2.2.1.11 ERZEUGUNG EINES ZAHNRADPAARS ..................................................... 34 2.2.1.12 VISUELLE KONTROLLE DURCH NUTZUNG DER ARTIKULATION ...................... 34 2.2.2 TOP-DOWN-ENTWICKLUNG DER LENKHEBELKINEMATIK ........................................... 35 2.2.2.1 AUFGABENSTELLUNG ........................................................................... 36 2.2.2.2 UEBERBLICK UEBER DIE LOESUNGSSCHRITTE .............................................. 36 2.2.2.3 VORBEREITUNGEN ............................................................................... 37 2.2.2.4 ERZEUGUNG EINER PRINZIPSKIZZE DER LENKHEBEL ............................ 37 2.2.2.5 ERZEUGUNG DER NX/SIMEENTER 3D MOTION-DATEI ....................... 38 2.2.2.6 DEFINITION DER BEWEGUNGSKOERPER DURCH SKIZZENKURVEN ............ 39 2.2.2.7 ERZEUGUNG VON DREHGELENKEN ....................................................... 41 2.2.2.8 TESTLAUF MIT EINEM UNBESTIMMTEN FREIHEITSGRAD ....................... 42 2.2.2.9 BEDEUTUNG REDUNDANTER FREIHEITSGRADE ....................................... 43 2.2.2.10 EINBAU EINES KUGELGELENKS ........................................................... 45 2.2.2.11 EINBAU EINES ZYLINDERGELENKS ....................................................... 45 2.2.2.12 ERZEUGUNG EINES KINEMATISCHEN ANTRIEBS ................................... 46 2.2.2.13 DURCHFUEHRUNG DER ARTIKULATION ....................................................... 46 2.2.2.14 GRAPHENERSTELLUNG DER RADWINKELBEWEGUNG .............................. 47 2.2.2.15 ERSTELLUNG VON BAUGRUPPENKOMPONENTEN AUS PRINZIPKURVEN ... 50 2.2.2.16 HINZUFUEGEN DER NEUEN KOMPONENTEN ZUM MOTION-MODELL ........ 52 2.2.3 KOLLISIONSPRUEFUNG AM GESAMTMODELL DER LENKUNG ........................................ 53 2.2.3.1 AUFGABENSTELLUNG ........................................................................... 54 2.2.3.2 ERSTELLUNG DER MOTION-DATEI ......................................................... 54 2.2.3.3 IMPORT DER MOTION-UNTERMODELLE .................................................. 54 2.2.3.3.1 ART DES IMPORTS ............................................................. 54 2.2.3.3.2 UNTERMECHANISMUS HINZUFUEGEN .................................. 55 2.2.3.3.3 NACHBEREITUNGEN .......................................................... 56 2.2.3.4 HINZUFUEGEN DER LENKSTANGE ............................................................. 57 2.2.3.5 ERZEUGUNG DES DREHKREUZES MIT EINEM HILFSKOERPER ..................... 57 2.2.3.6 ERZEUGUNG EINES KUGELGELENKS ....................................................... 58 2.2.3.7 ARTIKULATION DES GESAMTSYSTEMS .................................................... 59 2.2.3.8 MECHANISMUS FUER DAS EINFEDERN ZUFUEGEN ....................................... 59 2.2.3.8.1 ERZEUGUNG EINES SCHIEBEGELENKS AM QUERTRAEGER ... 59 2.2.3.8.2 UMREFERENZIERUNG DER DREHGELENKE AN DEN LENKHEBELN ................................................................... 60 2.2.3.9 DURCHFAHREN DER BEWEGUNGEN BEIM EINFEDERN UND LENKEN .... 61 2.2.3.10 KOLLISIONSPRUEFUNG ............................................................................. 61 2.3 LERNAUFGABEN ZUR DYNAMIK ................................................................... 62 2.3.1 FALLVERSUCH AM FAHRZEUGRAD ............................................................................ 62 2.3.1.1 AUFGABENSTELLUNG ............................................................................. 63 2.3.1.2 VORBEREITUNGEN ................................................................................. 63 2.3.1.3 ZUORDNUNG VON MASSENEIGENSCHAFTEN ........................................... 64 2.3.1.4 DEFINITION DER BEWEGUNGSKOERPER (MOTION BODIES) ....................... 65 2.3.1.5 FUNKTIONSWEISE DES 3D-KONTAKTS .................................................. 66 2.3.1.6 FUNKTIONSWEISE DER REIBUNG AM 3D-KONTAKT ................................ 67 2.3.1.7 FUNKTIONSWEISE DER DAEMPFUNG AM 3D-KONTAKT ............................ 68 2.3.1.8 ERZEUGUNG EINES 3D-KONTAKTS ......................................................... 68 2.3.1.9 LOESUNG UND ANIMATION DER ERGEBNISSE ......................................... 69 2.3.1.10 ERZEUGUNG EINER BEWEGUNGSSPUR .................................................... 70 2.4 LERNAUFGABEN ZUR CO-SIMULATION .......................................................... 72 2.4.1 BALANCIEREN EINES PENDELS .............................................................................. 72 2.4.1.1 AUFGABENSTELLUNG ............................................................................ 73 2.4.1.2 ANPASSUNG DER ANWENDERSTANDARDS ............................................. 73 2.4.1.3 START DER ANWENDUNG FUER CO-SIMULATION ....................................... 73 2.4.1.4 ERZEUGUNG DER BEWEGUNGSKOERPER UND GELENKE ............................ 74 2.4.1.5 MARKER UND SENSOR ERZEUGEN ......................................................... 75 2.4.1.6 MESSGROESSENAUSGANG FUER SIMULINK ERZEUGEN ................................ 77 2.4.1.7 MESSGROESSENEINGANG ERZEUGEN UND MIT KRAFT VERKNUEPFEN ............ 77 2.4.1.8 LOESUNG DER CO-SIMULATION ............................................................. 78 2.4.1.9 POSTPROCESSING FUER EINEN P-REGLER ................................................ 78 2.4.1.10 ERGEBNISSE BEI EINEM PD-REGLER ................................................... 79 2.4.1.11 ERGEBNISSE BEI EINEM PID-REGLER ................................................... 80 YY NX DESIGN SIMULATION (FEM) ............................................ 81 3.1 EINFUEHRUNG UND THEORIE ........................................................................ 82 3.1.1 LINEARE STATIK ..................................................................................................... 83 3.1.2 NICHTLINEARE EFFEKTE .......................................................................................... 85 3.1.2.1 KONTAKT-NICHTLINEARITAET ................................................................... 86 3.1.2.2 NICHTLINEARES MATERIAL ..................................................................... 86 3.1.2.3 GROSSE VERFORMUNGEN BZW. NICHTLINEARE GEOMETRIE ..................... 87 3.1.3 EINFLUSS DER NETZFEINHEIT ................................................................................... 87 3.1.4 SINGULARITAETEN ..................................................................................................... 88 3.1.5 EIGENFREQUENZEN ................................................................................................. 89 3.1.6 THERMOTRANSFER .................................................................................................. 91 3.1.7 LINEARES BEULEN ................................................................................................ 92 3.2 LERNAUFGABEN ZUR DESIGN-SIMULATION ................................................. 92 3.2.1 KERBSPANNUNG AM LENKHEBEL (SOL 101) ........................................................... 93 3.2.1.1 AUFGABENSTELLUNG ............................................................................ 93 3.2.1.2 LADEN UND VORBEREITEN DER BAUGRUPPE .......................................... 94 3.2.1.3 STARTEN DER FE-ANWENDUNG UND ERSTELLEN DER DATEISTRUKTUR .... 95 3.2.1.4 WAHL DER LOESUNGSMETHODE ............................................................ 97 3.2.1.5 UMGANG MIT DEM SIMULATION NAVIGATOR ........................................ 98 3.2.1.5.1 NAVIGATION IN DER DATEISTRUKTUR .................................... 99 3.2.1.5.2 DER KNOTEN DER SIMULATIONSDATEI ................................ 99 3.2.1.5.3 DER KNOTEN POLYGON GEOMETRY ..................................... 100 3.2.1.5.4 DER KNOTEN SIMULATION OBJECT CONTAINER ................... 100 3.2.1.5.5 DIE KNOTEN LOAD CONTAINER UND CONSTRAINT CONTAINER 100 3.2.1.5.6 DER KNOTEN SOLUTION ...................................................... 101 3.2.1.6 UEBERBLICK UEBER DIE LOESUNGSSCHRITTE ............................................... 102 3.2.1.7 VORBEREITUNGEN DER GEOMETRIE ..................................................... 102 3.2.1.7.1 ERFORDERNISSE AN DIE CAD-GEOMETRIE ......................... 103 3.2.1.7.2 VORAUSSETZUNGEN FUER GEOMETRIEAENDERUNGEN IN DER FE-UMGEBUNG ..................................................... 104 3.2.1.7.3 ERZEUGUNG EINES WAVE-GEOMETRIE-LINKS DES BAUTEILS 105 3.2.1.7.4 SYMMETRIESCHNITT AM HEBEL ........................................ 105 3.2.1.7.5 FREISCHNITT IRRELEVANTER GEOMETRIETEILE ....................... 106 3.2.1.7.6 DETAILLIERUNG IM BEREICH DER KERBE .............................. 108 3.2.1.7.7 VERGROEBERN DER GEOMETRIE ........................................... 108 3.2.1.8 ALLGEMEINES ZUR VERNETZUNG .......................................................... 109 3.2.1.9 ERZEUGUNG DER STANDARDVERNETZUNG ............................................. 110 3.2.1.10 DEFINITION DER MATERIALEIGENSCHAFTEN ........................................... 112 3.2.1.11 ERZEUGUNG DER LAST ......................................................................... 114 3.2.1.12 UEBERBLICK UEBER WEITERE LASTTYPEN ................................................ 115 3.2.1.13 ERZEUGUNG DER FIXEN EINSPANNUNG ................................................ 116 3.2.1.14 ERZEUGUNG DER DREHBAREN LAGERUNG ............................................ 117 3.2.1.15 ERZEUGUNG DER BEDINGUNG FUER EINE SPIEGELSYMMETRIE ................ 118 3.2.1.16 VOLLSTAENDIGKEIT DER EINSPANNUNG PRUEFEN ........................................ 118 3.2.1.1 7 UEBERBLICK UEBER WEITERE ZWANGSBEDINGUNGEN ............................... 119 3.2.1.18 BERECHNUNG DER ERGEBNISSE .......................................................... 120 3.2.1.19 UEBERBLICK UEBER DEN POSTPROZESSOR ............................................... 120 3.2.1.20 BEURTEILUNG DER VERFORMUNGSERGEBNISSE ..................................... 123 3.2.1.21 VORLAEUFIGE SPANNUNGSERGEBNISSE ABLESEN ................................... 125 3.2.1.22 GEMITTELTE UND UNGEMITTELTE KNOTENSPANNUNGEN ........................ 126 3.2.1.23 VERGLEICH DER FE-ERGEBNISSE MIT DER THEORIE ............................... 127 3.2.1.24 BEURTEILUNG DER FE-NETZGUETE ......................................................... 129 3.2.1.24.1 VISUELLE KONTROLLE .......................................................... 129 3.2.1.24.2 KONTROLLE DURCH AUTOMATISCHE PRUEFUNG DER ELEMENTFORMEN ............................................................. 130 3.2.1.24.3 KONTROLLE DURCH VERGLEICH DER GEMITTELTEN UND UNGEMITTELTEN SPANNUNGEN ........................................... 131 3.2.1.25 MOEGLICHKEITEN ZUR VERBESSERUNG DES FE-NETZES ........................ 131 3.2.1.25.1 VERRINGERUNG DER GESAMTELEMENTGROESSE .................... 132 3.2.1.25.2 LOKALE VERFEINERUNG MITHILFE VON 2D-OBERFLAECHENNETZEN ................................................. 132 3.2.1.25.3 LOKALE VERFEINERUNG MIT DER GITTERSTEUERUNG ........... 132 3.2.1.25.4 LOKALE VERFEINERUNG DURCH VOLUMENPARTITIONIERUNG .. 133 3.2.1.26 VOLUMENPARTITIONIERUNG AM INTERESSIERENDEN BEREICH .............. 133 3.2.1.27 VERNETZUNG DER UNTERTEILTEN KOERPER .............................................. 134 3.2.1.28 NACHARBEITUNG AN DEN RANDBEDINGUNGEN ................................... 135 3.2.1.29 NEUBERECHNUNG ............................................................................. 135 3.2.1.30 WEITERE VERFEINERUNGEN BIS ZUR KONVERGENZ ................................ 136 3.2.1.31 GEGENUEBERSTELLUNG DER ERGEBNISSE UND BEWERTUNG ................... 136 3.2.1.32 DER EFFEKT VON SINGULARITAETEN ....................................................... 138 3.2.2 TEMPERATURFELD IN EINER RAKETE (SOL 153) ...................................................... 140 3.2.2.1 AUFGABENSTELLUNG ........................................................................... 141 3.2.2.2 LADEN DER TEILE ................................................................................ 141 3.2.2.3 ERZEUGUNG DER DATEISTRUKTUR ......................................................... 142 3.2.2.4 UEBERLEGUNGEN ZU SYMMETRIE UND LOESUNGSTYP ............................ 142 3.2.2.5 ERZEUGUNG DER LOESUNG .................................................................... 142 3.2.2.6 ERZEUGUNG EINES WAVE-LINKS ......................................................... 143 3.2.2.7 ERZEUGUNG DER SYMMETRIESCHNITTE .................................................. 144 3.2.2.8 ERZEUGUNG UND ZUORDNUNG DER MATERIALEIGENSCHAFTEN .............. 144 3.2.2.9 ERZEUGUNG DER NETZVERBINDUNG .................................................... 145 3.2.2.10 ERZEUGUNG DER VERNETZUNG ............................................................. 146 3.2.2.11 ERZEUGUNG DER TEMPERATURRANDBEDINGUNG .................................. 146 3.2.2.12 ERZEUGUNG DER KONVEKTIONSRANDBEDINGUNG .................................. 147 3.2.2.13 DIE THERMISCHE SYMMETRIERANDBEDINGUNG ..................................... 148 3.2.2.14 BERECHNUNG UND ANZEIGE DER ERGEBNISSE .................................... 148 EL NX/SIMEENTER 3D FEM ..................................................... 151 4.1 EINFUEHRUNG .............................................................................................. 152 4.1.1 SOL 101: LINEARE STATIK UND KONTAKT ............................................................... 154 4.1.2 SOL 103: EIGENFREQUENZEN ................................................................................. 154 4.1.3 SOL 106: NICHTLINEARE STATIK .............................................................................. 154 4.1.4 SOL 401 /402: MULTI-STEP NONLINEAR ................................................................. 155 4.2 LERNAUFGABEN ZUR LINEAREN ANALYSE UND KONTAKTFUNKTION (SOL 101/103) ....................................................................................... 158 4.2.1 STEIFIGKEIT DES FAHRZEUGRAHMENS ..................................................................... 158 4.2.1.1 AUFGABENSTELLUNG (TEIL 1) ................................................................ 159 4.2.1.2 VORUEBERLEGUNGEN ZUR BAUGRUPPENSTRUKTUR ................................... 159 4.2.1.3 UEBERLEGUNGEN ZUR VERNETZUNG ....................................................... 159 4.2.1.4 ERZEUGUNG DER DATEISTRUKTUR FUER DIE SCHALENELEMENT-SIMULATION 160 4.2.1.5 MARKIERUNGEN FUER SPAETERE RANDBEDINGUNGEN ERZEUGEN ............. 161 4.2.1.6 ENTFERNUNG UNRELEVANTER FORMELEMENTE ..................................... 162 4.2.1.7 ERZEUGUNG DER MITTELFLAECHE ............................................................ 164 4.2.1.8 UNTERTEILUNG DER FLAECHE FUER DEN LASTANGRIFF ................................. 166 4.2.1.9 POLYGONGEOMETRIE FUER DIE MITTELFLAECHE HINZUFUEGEN ...................... 167 4.2.1.10 2D-VERNETZEN DES FLAECHENMODELLS .............................................. 168 4.2.1.11 ANGABE DER WANDSTAERKE ................................................................ 169 4.2.1.12 VERBINDUNG DES NETZES MIT DEN LAGERUNGSPUNKTEN ................... 169 4.2.1.13 MATERIALEIGENSCHAFTEN .................................................................. 170 4.2.1.14 ERZEUGUNG DER LAST ......................................................................... 170 4.2.1.15 ERZEUGUNG DER LAGERUNGEN ............................................................ 171 4.2.1.16 BERECHNUNG UND BEWERTUNG DER LOESUNGEN ................................. 172 4.2.1.17 VERIFIKATION ANHAND EINFACHER BALKENTHEORIE .............................. 174 4.2.1.18 AUFGABENSTELLUNG (TEIL 2) ................................................................ 176 4.2.1.19 MOEGLICHKEITEN FUER BAUGRUPPEN-FEMS ............................................ 177 4.2.1.20 AUFBAU EINER ASSEMBLY-FEM ......................................................... 177 4.2.1.21 ERZEUGUNG VON MODELLEN FUER NIETVERBINDUNGEN .......................... 180 4.2.1.22 VEREINIGUNG DOPPELTER KNOTEN ....................................................... 182 4.2.1.23 AUFLOESUNG VON NUMMERIERUNGSKONFLIKTEN ................................... 184 4.2.1.24 ERZEUGUNG EINER SIMULATIONSDATEI ................................................ 184 4.2.1.25 EINEN FEHLER IM MODELLAUFBAU FINDEN UND LOESEN ........................ 185 4.2.1.26 BERECHNUNG DER LOESUNGEN ........................................................... 186 4.2.1.27 GEGENUEBERSTELLUNG VON ZWEI VERSCHIEDENEN ERGEBNISSEN ........ 186 4.2.2 AUSLEGUNG EINER SCHRAUBENFEDER ...................................................................... 189 4.2.2.1 AUFGABENSTELLUNG ........................................................................... 189 4.2.2.2 UEBERBLICK UEBER DIE LOESUNGSSCHRITTE .............................................. 190 4.2.2.3 AUFBAU DES PARAMETRISCHEN CAD-MODELLS .................................. 190 4.2.2.4 UEBERLEGUNGEN ZUR VERNETZUNGSSTRATEGIE ..................................... 190 4.2.2.5 UEBERLEGUNGEN ZU RANDBEDINGUNGEN ............................................ 192 4.2.2.6 ERZEUGUNG DER DATEISTRUKTUR UND DER LOESUNGSMETHODE ............ 192 4.2.2.7 VORBEREITUNGEN FUER RANDBEDINGUNGEN ......................................... 193 4.2.2.8 VERNETZUNG MIT BALKENELEMENTEN ................................................ 194 4.2.2.9 ZUORDNUNG VON MATERIAL ............................................................... 195 4.2.2.10 ERSTELLUNG UND ZUORDNUNG EINES BALKENQUERSCHNITTS ................. 196 4.2.2.11 ERZEUGUNG DER EINSPANNUNG ......................................................... 197 4.2.2.12 ERZEUGUNG DER AUFGEZWUNGENEN VERSCHIEBUNG .......................... 198 4.2.2.13 BERECHNUNG DER LOESUNGEN ........................................................... 199 4.2.2.14 ERMITTLUNG DER REAKTIONSKRAFT ....................................................... 199 4.2.2.15 ERMITTELN DER MAXIMALEN ZUGHAUPTSPANNUNG .............................. 200 4.2.2.16 SCHLUSSFOLGERUNGEN FUER DIE KONSTRUKTION ..................................... 202 4.2.2.17 AENDERUNG DER KONSTRUKTION UND NEUANALYSE .............................. 202 4.2.3 EIGENFREQUENZEN DES FAHRZEUGRAHMENS ........................................................ 203 4.2.3.1 AUFGABENSTELLUNG ............................................................................ 203 4.2.3.2 KLONEN EINES AEHNLICHEN MODELLS .................................................. 203 4.2.3.3 ERZEUGEN EINER PUNKTMASSE AM RAHMEN ..................................... 205 4.2.3.4 EINFUEGEN EINER LOESUNG FUER EIGENFREQUENZEN ................................ 206 4.2.3.5 ZUWEISEN DER RANDBEDINGUNGEN ZUR NEUEN LOESUNG ................... 207 4.2.3.6 BERECHNEN UND BEWERTEN DER SCHWINGUNGSFORMEN UND FREQUENZEN .............................................................................. 208 4.2.3.7 BEWERTEN SONSTIGER ERGEBNISGROESSEN ............................................. 209 4.2.4 KLEMMSITZANALYSE AM FLUEGELHEBEL MIT KONTAKT ............................................. 210 4.2.4.1 AUFGABENSTELLUNG ............................................................................ 211 4.2.4.2 NOTWENDIGKEIT FUER NICHTLINEAREN KONTAKT UND ALTERNATIVEN ......... 211 4.2.4.3 FUNKTIONSWEISE DES NICHTLINEAREN KONTAKTS ................................. 213 4.2.4.4 LADEN DER BAUGRUPPE UND ERZEUGEN DER DATEISTRUKTUR ............. 214 4.2.4.5 KONTAKTSPEZIFISCHE PARAMETER IN DER LOESUNGSMETHODE ............. 215 4.2.4.6 TEIL 1: GROBANALYSE MIT TETRAEDERN .............................................. 217 4.2.4.7 GEOMETRIEVEREINFACHUNGEN FUER SYMMETRIE ................................. 217 4.2.4.8 POLYGONGEOMETRIEN NACHTRAEGLICH ZUFUEGEN .................................... 218 4.2.4.9 MATERIALEIGENSCHAFTEN ................................................................... 219 4.2.4.10 VERNETZUNG MIT TETRAEDERN ............................................................ 219 4.2.4.11 SYMMETRIE UND WEITERE RANDBEDINGUNGEN ................................. 220 4.2.4.12 WEICHE FEDERLAGERUNGEN FUER STATISCHE BESTIMMTHEIT ZUFUEGEN .. 221 4.2.4.13 DEFINITION DES KONTAKTBEREICHS ..................................................... 222 4.2.4.14 ERZEUGUNG DER SCHRAUBENKRAFT ..................................................... 224 4.2.4.15 AUSGABE VON KONTAKTPRESSUNG ANFORDERN .................................... 225 4.2.4.16 LOESUNGEN BERECHNEN UND ERGEBNISSE BEURTEILEN ......................... 225 4.2.4.17 TEIL 2: ALTERNATIVE VERNETZUNG MIT HEX-TET-UEBERGANG .................. 226 4.2.4.18 KOERPERUNTERTEILUNGEN FUER HEXAEDERVERNETZUNG ERZEUGEN ........... 228 4.2.4.19 ERZWINGEN EINER UEBEREINSTIMMENDEN VERNETZUNG IM KONTAKTBEREICH .......................................................................... 229 4.2.4.20 VERNETZUNG MIT HEXAEDERELEMENTEN ............................................. 231 4.2.4.21 VERNETZUNG MIT PYRAMIDENUEBERGANG UND TETRAEDERELEMENTEN .. 232 4.2.4.22 WEITERE SCHRITTE BIS ZUM ERGEBNIS ................................................. 233 4.3 LERNAUFGABEN ZUR BASIC NONLINEAR ANALYSIS (SOL 106) .................... 234 4.3.1 ANALYSE DER BLATTFEDER MIT GROSSER VERFORMUNG ............................................... 234 4.3.1.1 AUFGABENSTELLUNG ........................................................................... 234 4.3.1.2 NOTWENDIGKEIT FUER GEOMETRISCH NICHTLINEARE ANALYSE .................. 235 4.3.1.3 FUNKTIONSWEISE DER GEOMETRISCH NICHTLINEAREN ANALYSE ............. 236 4.3.1.4 UEBERBLICK UEBER DIE LOESUNGSSCHRITTE ............................................... 236 4.3.1.5 VORBEREITUNGEN UND ERZEUGUNG DER LOESUNG FUER LINEARE STATIK ... 236 4.3.1.6 MITTELFLAECHE ERZEUGEN UND DER POLYGONGEOMETRIE ZUFUEGEN ......... 237 4.3.1.7 KANTENUNTERTEILUNGANDERPOLYGONGEOMETRIE ............................. 238 4.3.1.8 VERNETZUNG FUER ANALYSEN MIT NICHTLINEARER GEOMETRIE ............... 239 4.3.1.9 ERZEUGUNG DER RANDBEDINGUNGEN ................................................. 240 4.3.1.10 ERZEUGUNG DER LASTEN FUER ZWEI LASTFAELLE ...................................... 240 4.3.1.11 ERZEUGUNG EINER ZWEITEN LOESUNG FUER LINEARE STATIK ...................... 241 4.3.1.12 ERZEUGUNG DER LOESUNGEN FUER NICHTLINEARE STATIK ........................ 242 4.3.1.13 AUTOMATISCHES ABARBEITEN ALLER LOESUNGEN ................................... 243 4.3.1.14 GEGENUEBERSTELLEN UND BEWERTEN DER ERGEBNISSE ........................ 244 4.3.2 PLASTISCHE VERFORMUNG DES BREMSPEDALS ........................................................ 245 4.3.2.1 AUFGABENSTELLUNG ........................................................................... 246 4.3.2.2 MODELLE FUER PLASTIZITAET ..................................................................... 246 4.3.2.3 VORBEREITUNGEN UND ERZEUGEN DER LOESUNG ................................... 248 4.3.2.4 VEREINFACHEN DER GEOMETRIE ......................................................... 249 4.3.2.5 VERNETZUNG FUER PLASTISCHE ANALYSE ................................................ 250 4.3.2.6 DEFINIEREN DER PLASTISCHEN MATERIALEIGENSCHAFTEN ...................... 250 4.3.2.7 DEFINIEREN DER RANDBEDINGUNGEN ................................................. 252 4.3.2.8 DEFINIEREN DER LASTSCHRITTE FUER BE UND ENTLASTUNG .................... 253 4.3.2.9 LOESUNGEN BERECHNEN UND BEWERTEN ............................................ 254 4.4 LERNAUFGABEN ZUR ADVANCED NONLINEAR ANALYSIS - MULTI-STEP NONLINEAR (SOL 401, 402) ................................................... 255 4.4.1 SCHNAPPHAKEN MIT KONTAKT UND GROSSER VERFORMUNG .................................... 255 4.4.1.1 AUFGABENSTELLUNG ............................................................................. 256 4.4.1.2 VORBEREITUNGEN UND ERZEUGUNG DER LOESUNG ................................... 256 4.4.1.3 VERAENDERN DER BAUGRUPPENPOSITION IM IDEALISIERTEN TEIL ............. 257 4.4.1.4 VEREINFACHEN UND UNTERTEILEN DER GEOMETRIE .............................. 258 4.4.1.5 GITTERVERKNUEPFUNGEN ......................................................................... 258 4.4.1.6 HEXAEDERVERNETZUNG DES GEHAEUSES .............................................. 259 4.4.1.7 HEXAEDERVERNETZUNGDESSCHNAPPHAKENS ..................................... 260 4.4.1.8 VORBEREITUNG FUER REAKTIONSKRAEFTE ZUFUEGEN ................................... 262 4.4.1.9 MATERIALEIGENSCHAFTEN FUER KUNSTSTOFF ............................................. 262 4.4.1.10 KONTAKT DEFINIEREN .......................................................................... 263 4.4.1.11 ALLGEMEINES ZU DEN LOESUNGEN MULTI-STEP NONLINEAR .................. 264 4.4.1.12 ZEITSCHRITTE DEFINIEREN ..................................................................... 265 4.4.1.13 DEFINITION EINES ZEITABHAENGIGEN VERFAHRWEGS ............................. 266 4.4.1.14 DEFINIEREN DER WEITEREN RANDBEDINGUNGEN ................................. 268 4.4.1.15 AKTIVIERUNG DER OPTION FUER GROSSE VERFORMUNGEN ........................ 269 4.4.1.16 VERSTEHEN DES NEWTON-VERFAHRENS ............................................... 269 4.4.1.1 7 VERSTEHEN DES LOESUNGSVERLAUFS ANHAND DES LOESUNGSMONITORS .. 270 4.4.1.18 MOEGLICHKEITEN ZUR ERREICHUNG EINER KONVERGENTEN LOESUNG ......... 272 4.4.1.19 DAS AUTOMATISCHE ZEITSCHRITTVERFAHREN ........................................ 274 4.4.1.20 OPTIONALES UNTERBRECHEN DER LOESUNG ZUR PRUEFUNG ...................... 277 4.4.1.21 POSTPROCESSING ................................................................................. 277 4.4.1.22 ALTERNATIVE VEREINFACHTE BERECHNUNGSMETHODEN ......................... 278 3 NX/SIMEENTER 3D CFD ...................................................... 281 5.1 PRINZIP DER NUMERISCHEN STROEMUNGSANALYSE ..................................... 282 5.2 LERNAUFGABEN (SIMEENTER FLOW) ........................................................... 283 5.2.1 STROEMUNGSVERHALTEN UND AUFTRIEB AM FLUEGELPROFIL ........................................ 283 5.2.1.1 AUFGABENSTELLUNG ............................................................................ 283 5.2.1.2 VORBEREITUNG DES CAD-MODELLS DES WINDKANALS ........................ 283 5.2.1.3 ERSTELLUNG DER DATEISTRUKTUR UND AUSWAHL DER LOESUNG ............... 284 5.2.1.4 ZEITSCHRITTGROESSE UND KONVERGENZGRENZE ...................................... 285 5.2.1.5 AUSWAHL EINES TURBULENZMODELLS ................................................... 287 5.2.1.6 ANFORDERUNG DES Y+-ERGEBNISSES ................................................. 289 5.2.1.7 WEITERE OPTIONEN DES LOESUNGSELEMENTS ..................................... 289 5.2.1.8 STRATEGIEN FUER DIE ERSTELLUNG DES STROEMUNGSRAUMS .................... 290 5.2.1.9 STRATEGIEN FUER DIE VERNETZUNG BEI STROEMUNGEN .......................... 290 5.2.1.10 ERZEUGUNG EINER VERNETZUNG DER LUFT ............................................ 291 5.2.1.11 DEFINITION VON RANDSCHICHTEN FUER DIE VERNETZUNG ...................... 292 5.2.1.12 MATERIALEIGENSCHAFTEN FUER STROEMUNGEN ........................................ 293 5.2.1.13 UEBERSICHTUEBERSTROEMUNGSRANDBEDINGUNGEN ............................... 294 5.2.1.13.1 KOERPERWAENDE ................................................................. 294 5.2.1.13.2 OEFFNUNGEN, EIN-UND AUSLASS ........................................ 296 5.2.1.14 EINLASS MIT GESCHWINDIGKEITSRANDBEDINGUNG DEFINIEREN ............. 297 5.2.1.15 DEFINITION DER AUSLASSOEFFNUNG ........................................................ 298 5.2.1.16 RANDBEDINGUNG FUER DAS FLUEGELPROFIL ............................................... 298 5.2.1.17 RANDBEDINGUNG FUER DIE WINDKANALWAND ........................................ 299 5.2.1.18 SYMMETRIERANDBEDINGUNG AN DEN SCHNITTWAENDEN ...................... 300 5.2.1.19 ANFORDERUNG VON ERGEBNISSEN WAEHREND DER LOESUNGSITERATIONEN 300 5.2.1.20 DURCHFUEHRUNG DER LOESUNG .............................................................. 301 5.2.1.21 BEOBACHTUNG DES LOESUNGSFORTSCHRITTS .......................................... 301 5.2.1.22 KONTROLLE DES Y+-ERGEBNISSES ........................................................ 303 5.2.1.23 VERBESSERUNG UND NEUBERECHNUNG DES GITTERWANDABSTANDS ... 304 5.2.1.24 ERGEBNIS DER STATISCHEN UND DER TOTALEN DRUCKVERTEILUNG .......... 304 5.2.1.25 ERGEBNIS DER STROEMUNGSKRAEFTE ....................................................... 305 5.2.1.26 DARSTELLUNG DER GESCHWINDIGKEITEN .............................................. 306 YY NX/SIMEENTER 3D EM 309 6.1 PRINZIPIEN ELEKTROMAGNETISCHER ANALYSEN ......................................... 311 6.1.1 ELEKTROMAGNETISCHE MODELLE ............................................................................. 311 6.1.2 MAXWELL-GLEICHUNGEN ........................................................................................ 312 6.1.2.1 AMPERE-GESETZ ............................................................................. 312 6.1.2.2 FARADAY-GESETZ ............................................................................... 313 6.1.2.3 ERHALTUNG DER MAGNETISCHEN FLUSSDICHTE ..................................... 314 6.1.3 MATERIALGLEICHUNGEN .......................................................................................... 314 6.1.4 MODELLAUSWAHL ................................................................................................... 315 6.1.5 ELEKTROSTATIK ....................................................................................................... 318 6.1.6 ELEKTROKINETIK ..................................................................................................... 318 6.1.7 ELEKTRODYNAMIK .................................................................................................. 318 6.1.8 MAGNETOSTATIK ..................................................................................................... 319 6.1.9 MAGNETODYNAMIK .............................................................................................. 319 6.1.10 FULL WAVE (HOCHFREQUENZ) ................................................................................. 320 6.2 INSTALLATION UND LIZENZ .......................................................................... 320 6.3 LERNAUFGABEN (EM) ................................................................................. 322 6.3.1 SPULE MIT KERN, ACHSENSYMMETRISCH ............................................................... 322 6.3.1.1 AUFGABENSTELLUNGEN ...................................................................... 323 6.3.1.2 2D-ACHSENSYMMETRISCHE METHODE .............................................. 324 6.3.1.3 ERSTELLUNG DER DATEISTRUKTUR UND DER LOESUNGEN ........................... 324 6.3.1.4 VERNETZUNGEN UND PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN ......................... 326 6.3.1.5 RANDBEDINGUNGEN UND LASTEN ........................................................ 334 6.3.1.6 DURCHFUEHRUNG DER BERECHNUNG ..................................................... 336 6.3.1.7 FLUSSDICHTE UND WEITERE ERGEBNISSE ............................................. 336 6.3.2 SPULE MIT KERN, 3D ............................................................................................ 340 6.3.2.1 ERSTELLUNG DER DATEISTRUKTUR UND DER LOESUNGEN ......................... 340 6.3.2.2 VERNETZUNGEN UND PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN ........................... 340 6.3.2.3 RANDBEDINGUNGEN UND LASTEN ........................................................ 343 6.3.2.4 DURCHFUEHRUNG DER BERECHNUNG UND AUSWERTUNG ....................... 344 6.3.3 HOCHFREQUENZ-(FULL-WAVE-)SCHIRMUNG, EMV .................................................... 344 6.3.3.1 CAD-MODELL ................................................................................... 345 6.3.3.2 VERNETZUNGEN ................................................................................. 346 6.3.3.3 FULL WAVE SETUP .............................................................................. 346 6.3.3.4 ABSCHAETZUNG DER FREQUENZ FUER WELLENABLOESUNG ......................... 347 6.3.3.5 FINDEN VON PEAKS DURCH FREQUENZ-SWEEP .................................. 348 6.3.4 ELEKTROMOTOR ....................................................................................................... 350 6.3.4.1 AUFGABENSTELLUNG ........................................................................... 350 6.3.4.2 CAD-VORBEREITUNGEN FUER AUTOMATISIERUNGEN ............................... 351 6.3.4.3 ERSTELLUNG DER DATEISTRUKTUR UND DER LOESUNGEN .......................... 353 6.3.4.4 VERNETZUNGEN UND SPULENSCHEMA ................................................ 353 6.3.4.5 PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN ......................................................... 357 6.3.4.6 ROTORBEWEGUNG ................................................................................ 360 6.3.4.7 DEFINITION DES DREIPHASENSTROMS ................................................ 363 6.3.4.8 UMGEBUNGSBEDINGUNG .................................................................. 364 6.3.4.9 FINDEN DER ROTOR-STARTSTELLUNG ..................................................... 364 6.3.4.10 BERECHNUNG DES DREHMOMENTVERLAUFS ....................................... 366 6.3.4.11 DARSTELLUNG DER FLUSSDICHTE UND DER BEWEGUNG DES ROTORS .... 367 6.3.4.12 ERMITTLUNG DES SPANNUNGSVERLAUFS DER PHASEN .......................... 367 6.3.4.13 ERMITTLUNG DER VERLUSTE ................................................................ 369 A MANAGEMENT VON BERECHNUNGS UND SIMULATIONSDATEN ................................................................ 373 7.1 EINFUEHRUNG UND THEORIE ........................................................................ 373 7.1.1 CAD/CAE-INTEGRATIONSPROBLEMATIK ................................................................. 373 7.1.2 LOESUNGEN MIT TEAMCENTER FOR SIMULATION ...................................................... 374 7.1.2.1 DAS CAE-DATENMODELL IN TEAMCENTER FOR SIMULATION ................. 375 7.1.2.2 WEITERE LOESUNGEN ............................................................................ 376 7.2 LERNAUFGABEN ZU TEAMCENTER FOR SIMULATION ..................................... 377 7.2.1 DURCHFUEHRUNG EINER NX CAE-ANALYSE IN TEAMCENTER .................................... 377 7.2.1.1 AUFGABENSTELLUNG ............................................................................ 377 7.2.1.2 IMPORT EINES CAD-TEILS IN TEAMCENTER ............................................ 377 7.2.1.3 ERSTELLUNG DER TEAMCENTER CAE-STRUKTUR ....................................... 378 7.2.1.3.1 FEM-DATEI/CAEMODELREVISION ..................................... 378 7.2.1.3.2 IDEALISIERTE DATEI/CAEGEOMETRYREVISION ................... 379 7.2.1.3.3 SIM-DATEI/CAEANALYSISREVISION ................................... 380 7.2.1.3.4 ERZEUGUNG EINER JT-VISUALISIERUNG ................................. 382 7.2.1.4 SCHRITTE IN DER FEM-DATEI ................................................................ 383 7.2.1.5 SCHRITTE IN DER SIMULATIONSDATEI ..................................................... 383 7.2.2 WELCHES CAD-MODELL GEHOERT ZU WELCHEM FEM-MODELL? ............................... 385 7.2.2.1 DARSTELLUNG DER BEZIEHUNGEN IN DEN DETAILS ................................. 386 7.2.2.2 DARSTELLUNG DER BEZIEHUNGEN IM CAE-MANAGER ............................ 387 7.2.3 REVISIONIERUNG ................................................................................................... 388 7.2.3.1 REVISIONIERUNG DES CAD-MODELLS, BERECHNUNGSRELEVANT ............ 388 7.2.3.2 PRUEFUNG DES FEM-MODELLS AUF NEUE CAD-REVISIONEN ................. 389 7.2.3.3 AKTUALISIERUNG UND REVISIONIERUNG DES FEM-MODELLS ................. 389 7.2.3.4 REVISIONIEREN DES CAD-MODELLS, NICHT BERECHNUNGSRELEVANT ... 391 7.2.3.5 VERKNUEPFUNG DES ALTEN FEM-MODELLS MIT DEM GEAENDERTEN CAD-MODELL ..................................................................................... 391 LA MANUELLE BERECHNUNG EINES FEM-BEISPIELS .................... 393 8.1 AUFGABENSTELLUNG ................................................................................... 393 8.2 IDEALISIERUNG UND WAHL EINER THEORIE ................................................... 394 8.3 ANALYTISCHE LOESUNG ................................................................................ 394 8.4 RAUMDISKRETISIERUNG FUER FEM ............................................................... 395 8.5 AUFSTELLUNG UND LOESUNG DES FEA-GLEICHUNGSSYSTEMS ..................... 396 8.6 VERGLEICH DER ANALYTISCHEN LOESUNG MIT DER LOESUNG AUS DER FINITE-ELEMENTE-ANALYSE ............................................................ 398 LITERATURVERZEICHNIS ..................................................................... 401 INDEX .............................................................................................. 405
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