Simulation
SimulationNachbilden eines Systems mit seinen dyn. Prozessen in experimentierfähigem Modell, um zu Erkenntnissen zu gelangen, die auf Wirklichkeit übertragbar sind
Grundsätze zur Bildung von Simulationsmodellen
Grundsätze- Nur beschreiben, was erforderlich ist- Modellgrenzen beachten- Nur Ergebnisse aus Modell ableiten, die aus Daten erwartet werden dürfen- Zuverlässigkeit beachten
CAE
CAE- Computer Aided Engineering- Analyse, Berechnung, Simulation von Bauteilen & Baugruppen
CAE-Methoden
Berechnungsmethode A- Geringe Aussagegüte- Durch Grundkenntnisse handhabbar- z.B. AuslegungsrechnungBerechnungsmethode B- Mittlere Aussagegüte- Durch Einarbeitung auch von Konstrukteur handhabbar- z.B. Lineare Finite Elemente BerechnungenBerechnungsmethode C- Hohe Aussagegüte- Nur durch Spezialisten handhabbar- z.B. Nicht lineare Finite Elemente Berechnungen
Simulationsverfahren
Festkörpermechanik- Kinematik- StrukturmechanikFeldmechanik- Temperatur- GeräuschStrömungsmechanik- Hydrostatik- HydrodynamikSonstige- Ergonomie- Fertigung
Verfahrensablauf der Kinematik-Simulation
Verfahrensablauf- Erstellen der Baugruppe- Definition der kinematischen Bedingungen- Überprüfung offener Freiheitsgrade- Definition einer Bewegungsvorgabe- Anbringen von Sensoren- Durchführen der Analyse- Auswertung der Sensoren
2 Absicherungsarten
Versuch- Basis: Materielle Modelle- z.B. Test im WindkanalSimulation- Basis: Digitale Modelle- z.B. Festigkeitsberechnung
Analyse-Aufgaben
Analyse-Aufgaben- Ermittlung der Position von Teilen infolge von Verschiebungen & Drehungen- Bewegungsanalysen- Ermittlung von Trajektorien von beweglichen Teilen- Ermittlung von Hüllflächen bei beweglichen Baugruppen- Ermittlung von Geschwindigkeiten & Beschleunigungen verschiedener beweglicher Teile & Punkte
Vorteile von integrierten CAD/CAE-Systemen
Vorteile- Volle Datenintegration- Geringerer Lernbedarf wegen gemeinsamer Benutzeroberfläche- Automatische Nachverfolgung von Änderungen- Schneller funktionierende Lösungen- Einsatz von Analysen & Simulationen in früheren Phasen im Produktentwicklungsprozess
Nachteile von integrierten CAD/CAE-Systemen
Nachteile- Software-Funktionalität ist für Spezialanwendung nicht "Best-In-Class"- Benutzeroberfläche überladen- Software-Lizenzkosten höher
Lineare FE-Analyse
Lineare FE-Analyse- Knoten nur an Enden- Innerhalb des Elementes kein Verformungsgradient, somit kein Spannungsgradient- Versteifende Wirkung- Für erste qualitative Analyse- Geringer Ressourcenbedarf
Quadratische FE-Analyse
Quadratische FE-Analyse- Knoten auch in Kantenmitte- Verformungs- & Spannungsgradient innerhalb der Elemente darstellbar- Keine Versteifung des Systems- Genauere Ergebnisse- Größerer Ressourcenbedarf
Preprocessing
Preprocessing- Zuweisung der Werkstoffeigenschaften- Zuweisung der RB- Zuweisung der Belastungen- Zuweisung der Netzeigenschaften
Elementtypen
Elementtypen- Zug-Druck-Stabelemente- Balkenelemente- Scheibenelemente- Plattenelemente- Schalenelemente- Volumenelemente
Mehrkörpersystem Simulation
MKS Simulation- Methode zur dyn. & kinematischen Simulation- Reale Systeme werden durch mehrere punktförmig unverformbare, angenommene, massenbehaftete Körper abgebildet