Christof Gebhardt
Praxisbuch FEM mit ANSYS Workbench
Einführung in die lineare und nichtlineare Mechanik
Inhalt
6
Vorwort
10
1 Vorteile der simulationsgetriebenen Produktentwicklung
12
1.1?Zahl der Prototypen reduzieren
12
1.2?Kosten einsparen
14
1.3?Produktinnovationen fördern
15
1.4?Berechnungen unternehmensintern durchführen
17
2 Voraussetzungen
18
2.1?Grundlagenkenntnisse
18
2.2?Organisatorische Unterstützung
19
2.3?Geeignete Soft- und Hardware-Umgebung
19
3 Grundlagen der FEM
22
3.1?Grundidee
22
3.2?Was heißt Konvergenz?
27
3.3?Was heißt Divergenz?
28
3.4?Genauigkeit
29
4 Anwendungsgebiete
32
4.1?Nichtlinearitäten
33
4.1.1?Kontakt
35
4.1.2?Nichtlineares Material
36
4.1.3?Geometrische Nichtlinearitäten
38
4.2?Statik
39
4.3?Beulen und Knicken
46
4.4?Dynamik
49
4.4.1?Modalanalyse
49
4.4.2?Angeregte Schwingungen
53
4.4.3?Fortgeschrittene modalbasierte Dynamik
55
4.4.4?Nichtlineare Dynamik
63
4.5?Topologie-Optimierung
76
4.6?Betriebsfestigkeit
77
4.7?Composites
84
4.8?Weitergehende Simulationen
88
4.8.1?Temperaturfelder
88
4.8.2?Strömung
89
4.8.3?Elektromagnetische Felder
90
4.8.4?Gekoppelte Analysen
91
4.8.5?Systemsimulation
93
4.9?Robust-Design-Optimierung
95
5 Standardisierung und Automatisierung
100
5.1?Generische Lastfälle
100
5.2?Skriptprogrammierung
102
5.3?Makrosprache Mechanical APDL
104
5.4?FEM-Simulation mit dem Web-Browser
105
6 Implementierung
108
6.1?Training
108
6.2?Anwenderunterstützung
110
6.3?Qualitätssicherung
111
6.4?Datenmanagement
112
6.5?Hardware und Organisation der Berechnung
112
7 Erster Start
118
7.1?Analyse definieren
118
7.2?Berechnungsmodell und Lastfall definieren
121
7.3?Ergebnisse erzeugen und prüfen
124
8 Der Simulationsprozess mit ANSYS Workbench
128
8.1?Projekte
129
8.1.1?Systeme und Abhängigkeiten
130
8.1.2?CAD-Anbindung und geometrische Varianten
133
8.1.3?Archivieren von Daten
138
8.2?Analysearten
140
8.3?Technische Daten für Material
141
8.4?Geometrie
143
8.4.1?Modellieren mit dem DesignModeler
143
8.4.2?Geometrie erstellen
144
8.4.3?Analysen in 2D
154
8.4.4?Balken
156
8.5?Modell
159
8.5.1?Die Mechanical-Applikation
159
8.5.2?Geometrie in der Mechanical-Applikation
163
8.5.3?Koordinatensysteme
164
8.5.4?Virtuelle Topologie
167
8.5.5?Kontakte
167
8.5.6?Netz
176
8.6?Setup
198
8.6.1?Analyseeinstellungen
198
8.6.2?Randbedingungen
200
8.6.3?Definitionen vervielfältigen
225
8.7?Lösung
227
8.7.1?Solver-Informationen
229
8.7.2?Konvergenz nichtlinearer Analysen
230
8.7.3?Wenn die Berechnung nicht durchgeführt wird
233
8.8?Ergebnisse
235
8.8.1?Spannungen, Dehnungen, Verformungen
235
8.8.2?Darstellung der Ergebnisse
239
8.8.3?Automatische Dokumentation – Web-Report
247
8.8.4?Schnitte
248
8.8.5?Reaktionskräfte und -momente
250
8.8.6?Ergebnisbewertung mit Sicherheiten
251
8.9?Lösungskombinationen
252
9 Übungen
254
9.1?Biegebalken
255
9.2?Scheibe mit Bohrung
257
9.3?Parameterstudie
259
9.4?Designstudien, Sensivitäten und Optimierung mit optiSLang
263
9.5?Temperatur und Thermospannungen
275
9.6?Festigkeit eines Pressenrahmens
277
9.7?FKM-Nachweis
281
9.8?Presspassung
287
9.9?Hertz’sche Pressung
291
9.10?Steifigkeit von Kaufteilen
295
9.11?Druckmembran mit geometrischer Nichtlinearität
301
9.12?Elastisch-plastische Belastung einer Siebtrommel
304
9.13?Bruchmechanik an einer Turbinenschaufel
313
9.14?Schraubverbindung
321
9.15?Elastomerdichtung
324
9.16?Aufbau und Berechnung eines Composite-Bootsrumpfs
333
9.17?Beulen einer Getränkedose
344
9.18?Schwingungen an einem Kompressorsystem
351
9.19?Mehrkörpersimulation
357
9.20?Containment-Test einer Turbine
363
9.21?Falltest für eine Hohlkugel
370
9.22?Lineare Dynamik einer nichtlinearen Elektronikbaugruppe
376
9.23?Kopplung von Strömung undStrukturmechanik
385
9.24?Akustiksimulation für einen Reflexionsschalldämpfer
387
9.25?Schallabstrahlung eines Eisenbahnrades
391
9.26?Elektrisch-thermisch-mechanischer Mikroantrieb
396
9.27?Verhaltensmodell für die Systemsimulation einer Messmaschine
400
10 Konfiguration von ANSYS Workbench
406
10.1?Maßeinheiten und Geometriearten festlegen
406
10.2?Simulationseinstellungen
407
11 Export von Daten
410
11.1?Einbindung von alternativen Solvern
410
11.2?Export zu Excel
411
Index
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