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Symmetrische Ergebnisse anzeigen – Neue Funktionalität in SolidWorks Simulation 2014

Dienstag, 11. März 2014

Die neue Version von Simulation verfügt über eine neue, ebenso praktische wie anschauliche Möglichkeit zur Darstellung von Ergebnissen. Wer häufiger Analysen von symmetrischen Modellen durchführt, wird von jeher von der Möglichkeit angetan gewesen sein, dass – zur Ersparnis von Rechenzeit und Memory – nur Teile des Modells analysiert werden mussten. Voraussetzung war allerdings, dass nicht nur die Geometrie symmetrisch ist, sondern auch und vor allem die Belastung und natürlich die “Antwort” des Bauteils oder der Baugruppe müssen diese Bedingung erfüllen. Sei es drum, der erfahrene Anwender weiß das sowieso. Für mich hingegen war die Einspannbedingung “symmetrisch” bei strukturmechanischen Analysen noch nie ein echter “Brüller”, konnte man dies genauso gut – und wie ich finde, anschaulicher – mit einer “ganz normalen” Einspannbedingung definieren. Man musste lediglich die Verschiebungen senkrecht zur Symmetrieebene auf null setzen. Das habe ich bisher auch meist so gehalten. Schließlich läuft das analytisch auf dasselbe hinaus.

Zusammenstellung in

Aber ab sofort könnte ich mich umgewöhnen. Verwendet man nämlich die Randbedingung Symmetrie – zu finden unter “Erweitert (Referenzgeometrie verwenden)”, so kann man später bei der Darstellung von Spannungen, Verzerrungen etc., die nicht mit berücksichtigten Spiegelhälften mit einblenden und darstellen lassen. Gerade für den weniger erfahrenen Anwender kann es vielleicht leichter fallen die Ergebnisse zu interpretieren. Auch für abschließende Präsentationen ist diese Darstellung sicher ansprechender. Im Beispiel habe ich zudem die Netzdarstellung einblenden lassen. Diese wird ausschließlich auf dem tatsächlich berechneten Segment angezeigt. So dass sich gut erkennen lässt, was wirklich berechnet und was hinzugespiegelt wurde.
Das Interessante an der Option ist, dass sie sogar bei der Einspannung “Kreissymmetrie” auswählbar ist. allerdings sollte man dort nicht überrascht sein, wenn das Ergebnis nicht so ganz überzeugen kann. Am besten vorher die Modellverformung abschalten oder auf “wahren Maßstab” umstellen, ansonsten entstehen grafisch zwar ansprechende, aber nicht unbedingt richtige Geometriedarstellungen

Lineare oder Nicht Lineare Simulation – Das ist hier die Frage

Samstag, 08. Februar 2014

Die Abgrenzung einer linearen von einer nicht linearen Aufgabenstellung ist nicht immer so offensichtlich, wie man vielleicht glauben möchte. Relativ einfach sind die “beiden gewöhnlichen Verdächtigen” abzugrenzen:
Physikalisch Nicht linear: Die Materialeigenschaften gehorchen nicht mehr oder nicht ausschließlich dem Hookeschen Gesetz (z.B. Gummi oder Metall mit einer Beanspruchung jenseits der Fließgrenze).
Geometrisch Nicht Linear: Die Belastung des Materials führt zu extremen Formänderungen, die selbst aber noch elastisch bleiben können (ein sehr dünnes Objekt, das stark durchgebogen wird). Hat man solche Aufgabenstellung vor sich, braucht es ein Programmpaket , das in der Lage ist dies zu handeln, ansonsten riskiert man kapitale Fehler in der Beurteilung.
Eine Unterform der geometrischen Nichtlinearität stellt das Kontaktproblemen dar, bei dem zwei Bauteile nur kräftemäßig dann wechselwirken, wenn sie sich aufeinander zu bewegen, sich also durchdringen würden, aber sich ohne Problem voneinander entfernen Können. Solche Problemstellungen können aber meist auch Programme, die lediglich lineare Aufgabenstellungen lösen können, bearbeiten.

Trotzdem können auch zunächst als rein lineares Problem angesehene Problemstellungen eine Nicht Lineare Anwendung erfordern. Etwa dann, wenn bei mehrachsiger Belastung die tatsächlich Reaktion des Bauteiles von der Reihenfolge der Lastaufbringungen abhängig ist. Ein lineares Programm rechnet immer quasi statisch. Was bedeutet, dass alle Lasten simultan, unendlich langsam und schrittweise nach und nach aufgebracht werden bis die Gesamtlast aufgebracht ist. Es wird zwar nicht so gerechnet, die dahinter liegende mathematische Grundlage geht jedoch davon aus. Da sich bei einer solchen Vorgehensweise alle Lasten überlagern, können sich in ungünstigen Fällen in bestimmten Bauteilbereichen Zug- und Druckbeanspruchungen gegenseitig aufheben. Am Ende steht so eine geringere Materialbeanspruchung an, als es der Wirklichkeit entspricht. Bringt an die Lasten nacheinander auf, kann es nämlich zwischenzeitlich zu einer Überbeanspruchung (z.B. Plastifizierung) gekommen sein.

PseudoZeit1 in

Nicht lineare Programme können damit umgehen, da sie systembedingt die Lasten immer in Teilschritten aufbringen und die jeweilige Bauteilantwort berechnen und das so lange bis die Gesamtlast aufgebracht ist. Gesteuert wird dies unter Verwendung einer sog. “Pseudozeit”, mit deren Hilfe man den “Zeitraum” bis zur Volllast individuell steuern kann. So lassen sich mehrachsige Beanspruchung mit sukzessiver Lastaufbringung genauso gut handhaben wie etwa Be- und Entlastungsvorgängen. Nur so kann man schließlich solcher sein, ob die Materialeigenschaften wirklich immer im linear elastischen Bereich verbleiben.
Sollten Sie bei Ihrer Aufgabenstellung im Zweifel sein oder Unterstützung benötigen, dann schreiben Sie mir eine Nachricht.