08 Simulation und Strukturoptimierung IMPORT Flashcards
Zeichne die Wöhlerlinien von PM, EM und H
Wodurch wird diese Hourglass-Energie verursacht und wie können Sie Ihr Simulationsmodell anpassen, um das Auftreten des Hourglass-Effekts zu vermeiden?
Hourglass-Energie entsteht durch die Verwendung von unterintegrierten Elementen. Bei bestimmten Deformationen kann der zentrale Integrationspunkt der unterintegrierten Elemente die Deformation des Elements nicht korrekt verarbeiten. Die zur Deformation eingesetzte Energie wird nicht als interne Energie des Elements wahrgenommen und geht im System „verloren“. Durch den Einsatz von vollintegrierten Elementen wird der Hourglass-Effekt vermieden.
Wie lautet die Formel für den Massenbedarfskennwert: Drucksteifigkeit? Und welche Bedingung muss zum normierten Vergleich zweier Werkstoffe und zur Herleitung der Drucksteifigkeit erfüllt werden?
Zum normierten Vergleich zwier Werkstoffe i und j muss die Druckstefigkeit für eine Normprobe mit variabler Dicke t unter axialer Belastung den gleichen Wert haben.
Wie kann die Rechenzeit bei der FE-Berechnung verkürzt werden? (4)
- anderer Elementyp (2D statt 3D)
- weniger Knoten oder Freiheitsgrade
- größere Elemente
- Berücksichtigung von Symmetrien
Wie ist das Vorgehen bei der Simulation der Betriebsfestigkeit?
Welche Materialparameter sind für eine FEM notwendig?
- Linear-elatischer Bereich: E-Modul, Schubmodul, Dichte
- Plastischer Bereich: E-Modul, Schubmodul, Dichte, + Spanungs-Dehnungs-Kurve
Welche beiden Solver-Arten gibt es und wie unterscheiden sie sich?
Nenne je einen Vorteil.
- Implizit - das GS wird zu jedem Zeitschritt neu berechnet mit anschließender Konvergenzkontrolle
-> genauer/stabil - Explizit - bei jedem Zeitschritt eine Matrix-Vektor-Multiplikation ohne Konvergenzkontrolle
-> schneller, evtl. instabil
Welche 3 Elementtypen zur FEM gibt es?
2 Weitere Unterscheidungsmerkmale?
Was bezeichnet die Topologieoptimierung?
Was bezeichnet die Topographieoptimierung?
Warum dienen Massenbedarfskennwerte nur zur Werkstoffvorauswahl?
- Es werden nur mechanische Kennwerte berücksichtigt
- Das Konstruktionsprinzip ist nicht unabhängig vom Werkstoff
- Versuche mit bauteilähnlichen Probekörpern bei crashbeanspruchten Strukturen
notwendig
Unter welcher Voraussetzung ist die FE-Berechnung mit einem expliziten Solver stabil?
C: Wellenausbreitungsgeschwindigkeit
Qualitätskriterien bei der Schalenvernetzung?
- geringe Verwölbung (Warpage) bzw. Elemente möglichst eben
- möglichst gleiches Kantenverhältnis (Aspect ratio)
- möglichst homogene Innenwinkel (Min Max Angle)
In welche 3 Abschnitte lässt sich die FE-Analyse grundsätzlich unterteilen?
Ausgabeparameter bei der FEM?
Anwendungsbeispiele für die FE-Analyse? (4)
- numerische Optimierung (Gewichtsreduktion, Performancesteigerung)
- Crashberechnungen
- Umformsimulation (Fertigungsprozess prüfen)
- Betriebsfestigkeitssimulation
Anbindungsvarianen verschiedener Elemententypen (Schaniereffekt)
Ablauf der FE-Analyse?
- Diskretisierung mit Stützstellen
- Materialkennwerte vorgeben (E-Modul, Dichte, Querkontraktionszahl)
- Randbedingungen vorgeben (Kräfte, Verschiebungen, Einspannung)
- GS aufstellen
- GS lösen
- Spannungen und Dehnungen der Elemente berechnen
Statisch / Dynamisch
