08 Simulation und Strukturoptimierung Flashcards
Was bedeutet Computer Aided Engineering (CAE)?
Der Einsatz rechnerunterstützter Simulationswerkzeuge im Entwicklungsprozess, z. B. CAD, FEM, CAO, CAM, CAP.
Was ist die Finite-Elemente-Methode (FEM)?
Eine numerische Methode zur Berechnung des Strukturverhaltens mechanischer Systeme.
Welche drei Hauptschritte umfasst eine FE-Analyse?
- Modellierung: Erstellung des FE-Modells
- Berechnung: Lösen des Gleichungssystems
- Auswertung: Analyse der Ergebnisse
Welche Software wird für die Preprocessing-Phase genutzt?
- HyperMesh
- ANSA
- PRIMER
Welche Rolle spielt der Solver in der FEM?
Der Solver berechnet das Gleichungssystem basierend auf den Lasten, Randbedingungen und Materialparametern.
Welche Parameter können mit der FEM berechnet werden?
- Spannungen
- Dehnungen
- Verschiebungen
- Eigenfrequenzen
Welche Vorteile bietet die FE-Simulation?
- Geringere Prototypkosten
- Frühzeitige Fehlererkennung
- Optimierung von Bauteilen vor der Produktion
Was ist der Unterschied zwischen impliziten und expliziten Solvern?
Implizite Solver lösen Gleichungssysteme schrittweise mit Konvergenzkontrolle.
Explizite Solver berechnen Zeitverläufe direkt, ohne Konvergenzkontrolle.
Warum ist die Netzqualität wichtig für FE-Simulationen?
Schlechte Netzqualität kann zu ungenauen Ergebnissen oder langen Rechenzeiten führen.
Was ist eine Topologieoptimierung?
Eine Methode zur Ermittlung der optimalen Materialverteilung eines Bauteils zur Gewichtsreduzierung.
Welche Arten von Optimierungen gibt es im Fahrzeugbau?
- Topologieoptimierung: Optimale Materialverteilung
- Topographieoptimierung: Optimierte Sickenbilder
- Parameteroptimierung: Optimierung von Bauteildicken
Wie verbessert die Topographieoptimierung die Steifigkeit?
Durch gezielte Anordnung von Sickenstrukturen werden Steifigkeit und Eigenfrequenzen verbessert.
Warum sind Crashsimulationen wichtig?
Sie ermöglichen eine virtuelle Bewertung der Fahrzeugsicherheit vor der Herstellung physischer Prototypen.
Welche Parameter werden bei einer Crashsimulation analysiert?
- Insassenbelastung
- Deformationsverhalten
- Energieabsorption
Wie werden Menschmodelle in der Simulation eingesetzt?
Sie ermöglichen eine realistischere Analyse von Verletzungen durch detaillierte Abbildung von Skelett, Organen und Muskelaktivität.
Welche Herausforderungen gibt es bei der Strukturoptimierung?
- Balance zwischen Gewicht, Steifigkeit und Crashsicherheit
- Fertigungstechnische Umsetzbarkeit
- Berücksichtigung von Materialverhalten
Warum ist die Lasteinleitung in FE-Modellen ein kritischer Punkt?
Idealisiert eingeleitete Kräfte können unrealistische Belastungsspitzen verursachen.
Welche Qualitätskriterien gibt es für FE-Elemente?
- Warpage: Minimale Verwölbung der Elemente
- Aspect Ratio: Gleichmäßige Kantenlängen
- Innenwinkel: Homogene Winkelverteilung
Welche Software wird für Postprocessing genutzt?
- HyperView
- Animator
- PRIMER/D3PLOT
Wie trägt die FE-Simulation zur Entwicklung von Elektrofahrzeugen bei?
Sie ermöglicht die Optimierung von Batteriegehäusen, Crashstrukturen und Wärmemanagement.
Warum ist die Datenkonvertierung zwischen Solver und Postprozessor wichtig?
Unterschiedliche Formate erfordern Anpassungen für die richtige Visualisierung der Simulationsergebnisse.
Welche Faktoren beeinflussen die Ergebnisqualität einer Simulation?
- Netzqualität
- Materialmodelle
- Randbedingungen
- Solver-Einstellungen
Was ist das Courant-Kriterium?
Eine Regel zur Bestimmung der maximalen Zeitschrittgröße in expliziten Simulationen, abhängig von der kleinsten Elementgröße und der Materialwellenausbreitung.
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