Praxisbuch FEM mit ANSYS Workbench - · PDF filePraxisbuch FEM mit ANSYS Workbench...

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  • Praxisbuch FEM mit ANSYS Workbench

    Einfhrung in die lineare und nichtlineare Mechanik

    Bearbeitet vonChristof Gebhardt

    2., berarbeitete Auflage 2014. Taschenbuch. 414 S. PaperbackISBN 978 3 446 43919 1

    Format (B x L): 19,1 x 230 cmGewicht: 965 g

    Weitere Fachgebiete > Technik > Technik Allgemein > Modellierung & Simulation

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  • Inhaltsverzeichnis

    Christof Gebhardt

    Praxisbuch FEM mit ANSYS Workbench

    Einfhrung in die lineare und nichtlineare Mechanik

    ISBN (Buch): 978-3-446-43919-1

    ISBN (E-Book): 978-3-446-43956-6

    Weitere Informationen oder Bestellungen unter

    http://www.hanser-fachbuch.de/978-3-446-43919-1

    sowie im Buchhandel.

    Carl Hanser Verlag, Mnchen

  • Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IX

    1 Vorteile der simulations getriebenen Produktentwicklung 11.1 Zahl der Prototypen reduzieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Kosten einsparen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.3 Produktinnovationen frdern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.4 Produktverstndnis vertiefen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

    2 Voraussetzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.1 Grundlagenkenntnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.2 Organisatorische Untersttzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.3 Geeignete Soft- und Hardware-Umgebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

    3 Grundlagen der FEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.1 Grundidee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.2 Was heit Konvergenz? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.3 Was heit Divergenz? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.4 Genauigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

    4 Anwendungsgebiete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214.1 Nichtlinearitten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

    4 .1 .1 Kontakt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 .1 .2 Nichtlineares Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 .1 .3 Geometrische Nichtlinearitten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

    4.2 Statik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284.3 Beulen und Knicken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.4 Dynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

    4 .4 .1 Modalanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384 .4 .2 Angeregte Schwingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424 .4 .3 Fortgeschrittene modalbasierte Dynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444 .4 .4 Nichtlineare Dynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

    Inhalt

  • VI Inhalt

    4.5 Topologie-Optimierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 654.6 Betriebsfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 664.7 Composites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 734.8 Weitergehende Simulationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

    4 .8 .1 Temperaturfelder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 774 .8 .2 Strmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 784 .8 .3 Elektromagnetische Felder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 794 .8 .4 Gekoppelte Analysen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 804 .8 .5 Systemsimulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

    4.9 Robust-Design-Optimierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

    5 Standardisierung und Automatisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 895.1 Generische Lastflle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 895.2 Skriptprogrammierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 915.3 Makrosprache Mechanical APDL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 935.4 FEM-Simulation mit dem Web-Browser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

    6 Implementierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 976.1 Training . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 976.2 Anwenderuntersttzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 996.3 Qualittssicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1006.4 Datenmanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1016.5 Hardware und Organisation der Berechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

    7 Erster Start . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1077.1 Analyse definieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1077.2 Berechnungsmodell und Lastfall definieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1107.3 Ergebnisse erzeugen und prfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

    8 Der Simulationsprozess mit ANSYS Workbench . . . . . . . . . . 1178.1 Projekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

    8 .1 .1 Systeme und Abhngigkeiten . . . . . . . . . .