3D-Modellierungen medizintechnischer Modelle werden in einer frühen Produktionsphase auf Eignung, Funktions- und Leistungsfähigkeit getestet. Zu den Instrumenten gehören computergestützte Simulationen, photorealistische Visualisierung und Animation sowie Produktdaten-Management-Systeme.3D-Modellierungen medizintechnischer Modelle werden in einer frühen Produktionsphase auf Eignung, Funktions- und Leistungsfähigkeit getestet. Zu den Instrumenten gehören computergestützte Simulationen, photorealistische Visualisierung und Animation sowie Produktdaten-Management-Systeme.
Lesen Sie was der Innovations Report zum Thema Einsatzmöglichkeit von Simulationen in der Medizintechnik schreibt.
Lesen in einem Buch, das ist eine ist eine Sache. Aber etwas direkt am eigenen Bildschirm vorgeführt zu bekommen, so daß man es mitverfolgen kann, ist nochmal was ganz Anderes.
Überzeugen Sie sich selbst und schauen Sie sich unser Einführungsbeispiel an. Das Lernvideo soll mein Buch ergänzen, aber wird es keinesfalls ersetzen können.
haben Sie mein Buch bereits gründlich durchgearbeitet? Haben Sie auch alles schon verinnerlicht? Dann sollte es Ihnen doch ein Leichtes sein, sich auf einen kleinen Test einzulassen.
Achtzehn Fragen zu den Themen in Kapitel 3 stellen Ihren aktuellen Wissenstand auf die Probe. Es dauert höchstens 10 Minuten und Sie wissen zumindest, was Sie hätten gelesen haben können.
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Schrauben(-verbindungen) werden in SolidWorks Simulation intern mittels mehrer so genannter Balkenelemente abgebildet. Wie Sie wissen, stellen Balkenelemente eine eindimensionale Geoemtrie dar, die nur über je einen Knoten am Anfang und einen Knoten am Ende verfügt. Es sind deshalb gleich mehrere Balkenelemente für dieses Ersatzmodell erforderlich.
Ein Balkenelement bildet gewissermassen den Schaft der Schraube und liegt mittig zentriert in der Bohrungsöffnung.
Am Anfang bzw. am Ende dieses “Schaftelementes“ werden - ähnlich einem Spinnennetz – umlaufend weitere starre Balkeneelemente angeordnet. Diese greifen ihrerseites an einem Ende alle mit einem Kmnoten an dem jeweiligen Knoten des “Schaftelementes” und werden am gegenüberliegenden Ende mit den vorgewählten Kopf-/Mutterauflageflächen verbunden.
Das Schaftelement besitzt einen Widerstand allerdings nur gegen Zugspannung, nicht jedoch gegen Druckspannung. Von daher besteht die Möglichkeit, dass bei Analysen, bei denen die Schrauben unter Druck belastet werden, die ermittelten Axialkräfte der Schrauebn ungenau sind. Die Wegnahme oder Verringerung einer Vorspannkraft könnte in solchen Fällen in Wirklichkeit zu einer Lockerung der Schrauben führen.
Bei solchen Problemstellungen empfiehlt der Hersteller, die Schraube entsprechend aus zu modellieren und ihre Wirkung über eine entsprechende Kontaktbedingungen an Kopf, Mutter, und Schaftflächen (Keine Penetration) zu definieren.
Beachten sollte man, dass bei symmetrischen Aufgabenstellungen, bei denen die Schraube(n) geschnitten wird (werden), bei der Defintion der Schraubenverbindung die Option “Erweiterte Optionen” aktiviert wird, um die Symmetrieebenen zu definieren. Und dass außerdem nur die anteilige Vorspannkraft angesetzt wird.
Anwender fragen sich hin und wieder, wie es SolidWorks Simualtion mit dem Soeicherbedarf hält, während eines Vernetzungslaufes.
Ich habe dazu in älteren Dokumentationen des Herstellers (genauer bezogen auf COSMOSWorks, COSMOSDesignStar) ein paar rudimentäre HInweise gefunden, die vielleicht ganz interessant sein können. Gänzlich veraltet sind diese Angaben sicherlich auf keinen Fall.
Während des Vernetztens allokiert das Programm für drei Hauptaufgaben entsprechend Memory.
ein Teil wird für die Oberflächenvernetzung (Surface Mesh) benötigt. Sie erinnern sich, dass der Netzgenerator zunächst Knotenpunkte an den Körperoberflächen erzeugt und sich danach nach innen durch das Modell arbeitet. Das verschlingt etwa ein Drittel des verfügbaren Speichers.
Einen weiteren Batzen benötigt die Volumenvernetzung (Volume Mesher), also das Durchmeshen der inneren Modellgeometrie. Seit dieNetzerstelung Bauteilweise durchgeführt wird, nimmt sich dieser Prozess nicht mehr als ein GB Speicher (, nach Herstelleranagben auch nicht auf 64-Bit Maschinen).
Ein dritter Brocken wird beansprucht für Daten. Ein Großteil des Speichers wird schließlich benötigt, um alle Daten vom Netz zu speichern.
So gesehen kann der eigentliche Prozess des Netzgenerierens bestenfalls etwa 40-50% des zum Zeitpunkt der Vernetzungsdurchführung überhaupt noch frei verfügbaren Hauptspeichers nutzen. Also vorhandener Speicher abzüglich des Speichers, der ohnehin schon zum einen vom Betriebssystem und zum andern von den sonstigen ebenfalls noch gestarten Applikationen bereits blockiert ist.
Nachfolgend zwei nicht unbedingt repräsentative Beispiele:
32-Bit Maschine (mit 4 GB) mit ca. 1.100.000 Knoten (nodes) bzw. 3.300.000 Freiheitsgraden (DOF) benötigt knapp 1,2 GB
64-Bit Maschine (mit 8 GB) mit ca. 3.500.000 Knoten (nodes) bzw. 10.500.000 Freiheitsgraden (DOF) benötigt knapp 3,5 GB
Stromlinien (Trajectories) sollten man in Flow Simualtion immer in Strömungsrichtung berechnen lassen. Zwar bietet Flow Simulation auch die Berechnung gegen die Strömung bzw. von einer inneren Fläche aus gesehen vorwärts und rückwärts gerechnet an, jedoch sollte man sich nicht unbedingt wundern, wenn die so ermittelten Stromlinien bereits vor Erreichen der Einlassöffnung mitten im Strömungsraum enden. Wird nämlich der Betrag der Fließgeschwindigkeit in einer Zelle (meist eine partielle Randzelle) zu klein, dann stoppt der interen Algorithmus mit der weiteren Berechnung und läßt die Stromlinie in der Zelle enden.
Ich bin bereits mehrmals darauf angesprochen worden, wie das in meinem Buch mit dem vollständig ausgefüllten Fluidraum gemeint sei. Bei Flow Simulation muss der Strömungsraum immer mit einem Medium aus derselben Fluidklasse vollständig gefüllt sein. Das bedeutet, dass in einem Strömungsraum entweder nur Newton’sche Flüssigkeiten enthalten sein dürfen oder nur nicht Newton’sche. Bewegen sich die Medien in unterschiedlichen, nicht miteinander kommunizierenden Hohlräumen, so kann eine solche Situation sehr wohl simuliert werden.
Außerdem kommt hinzu, dass der Fluidraum während der Simulation seine Form nicht verändern kann. Also, dass etwa eine Flüssigkeit einen Kolben ein- oder ausfährt oder gar eine flexible Membran verformt. Alle Volumenkörper bleiben während der Simulation starr und unverändert.
Wer SolidWorks und SolidWorks Simulation als Netzwerklizenzen betreibt, will hin und wieder auch netzunabhängig arbeiten. Dazu bietet der Lizenzmanager die Möglichkeit, Lizenzen bis zu 30 Tage auszuleihen und unabhängig vom Lizenzmanager zu betreiben. Diese Lizenzen sind dann logischerweise im Netz nicht mehr verfügbar.
Oft kommt es dabei allerdings zu Irritationen, da nach dem Ausleihen die SolidWorks Version auf dem abgehängten PC oder Notebook nicht startet. Dazu muss man wissen, dass man unbedingt immer eine SolidWorks (Basis) Lizenz mit ausleihen muss und diese am besten auch zuerst. Wenn ich also Simulation Professional offline betreiben will, muss ich erst eine SolidWorks Lizenz und dann Simulation Office ausleihen. Simulation Office alleine genügt nicht, da hier nur die Addon Funktionen enthalten sind und diese sind ohne SolidWorks nicht lauffähig.
Dasgleiche gilt auch, wer eine SolidWorks Premium besitzt. Das Ausleihen von SolidWorks Premium alleine nützt nichts, da “nur” Simulation Basis, Motion etc. ausgeliehen sind. Man muss zusätzlich ein “nacktes” SolidWorks ausleihen.
Wer das zukünftig beachtet, dürfte auch keine Schwierigkeiten mehr beim Ausleihen und Zurückgeben (am besten in der umgekehrten Reiehnfolge durchführen) haben.
Mit dem Erscheinen von Servicepack 3 wurde die Regelung do geändert, dass nur Kunden mit gültigem Wartungsvertrag (Subscription Service) die Servicepacks runterladen und installieren können. Mit SP 3 erhält man einen Hinweis auf diese Neuerung, ab SP 4.0 geht es dann auch nicht mehr bzw. läßt sich eine Installation nicht mehr fortführen
Bei Flow Simulation 2010 kommt es hin und wieder vor ( ist mir bei instationären Rechnungen selbst widerfahren) , dass bei bestimmten Projekten der Fortschrittsbalken für die Konvergenz der Goals im Anzeigenmonitor nicht dargestellt wird. Es sieht sogar so aus, dass dies ein direkten Einfluß auf die arbeit des Solvers selbst hat, da Rechenläufe gar nicht beendet werden.
Der Fehler ist bekannt, aber wie und wann er behoben wird, steht zur Zeit noch nicht fest.
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