CAE PART II Flashcards
Was wird bei einer Strömungssimulation analysiert?
Analyse von Strömungsvorgängen
Was wird bei einer thermischen Simulation analysiert?
Analyse des Wärmeübergangsverhaltens und Temperaturfeldern.
Was wird bei einer Fertigungsprozesssimulation analysiert?
- Spritzgusssimulation
- Analyse der Herstellung von Kunststoffteilen (Moldflow)
- Tiefziehsimulation
- Toleranzkettensimulation
- Bewegungssimulation
Was wird bei einer Kinematiksimulation analysiert?
Analyse von Bewegungsvorgängen
Was wird beim Digital Muck Up (DMU) analysiert?
Analyse von Produkt- und Anlagenaufbau
Was wird bei einer Mehrkörpersimulation analysiert?
Analyse von dynamischen Bewegungsvorgängen
Was wird bei einer Toleranzkettensimulation analysiert?
Toleranzanalyse auf Basis zufallsverteilter Fertigungsprozesse
Was wird bei einer Ablaufsimulation analysiert?
Analyse des Materialflusses in der Fertigung
Was versteht man unter dem Begriff Frontloading?
Entwicklungsaufwand in frühere Phasen des PEP verlagern.
(Von „Grob- und Detailentwicklung“ in Richtung „Planungs- und Konzeptphase“)
Was man bei einer Simulation nie vergessen sollte…
- Die Qualität der Simulationsergebnisse hängt von der Qualität der Daten ab!
- Mit ungenauen oder unvollständigen Daten ist keine genaue Simulation möglich
- Vertraue niemals den berechneten Ergebnissen!
- In Simulationsmodellen, Daten und Algorithmen können Fehler sein
- Simulation löst kein Problem!
- Simulation ist nur ein Hilfsmittel
- Die Ideen zur Problemlösung müssen vom
Ingenieur kommen
Was sind die Vor- und Nachteile von FEM?
Vorteile:
- Sehr genaue Simulationen, wenn die Materialeigenschaften bekannt sind
- Analyse auch von sehr komplexen Geometrien
Nachteile:
- Recht langsam und daher nicht für Echtzeitanwendungen geeignet
- Teilweise hoher Bearbeitungs- und Rechenaufwand
Was sind die Inhalte eines FEM Berechnungsmodells?
- Geometrie
- Belastungen (Größe, Lage, Zeitverhalten wie Stoß, Beschleunigung, Schlag etc.)
- Werkstoff (Werkstoffverhalten, Wärmebehandlung, Beschichtung,…)
- Lagerung / Stützung (Freiheitsgrade, Zwangsbedingungen)
Was sind Anwendungsfelder der FEM?
- Verformungs- und Spannungsberechnungen
- Elastizitätstheorie
- Strömungsberechnungen
- Navier-Stokes-Gleichungen
- Wärmeleitung, Temperaturverteilung
- Laplace-Gleichungen
- Elektromagnetik, Elektrostatik, Magnetostatik
- Maxwell-Gleichung
Welche Mechanismen zur Geometrievereinfachung gibt es?
- Vernachlässigung nicht maßgeblicher Teile
(z. B. Radien, Fasen oder kleine Bohrungen) - Vernetzungs- und Berechnungsaufwand werden reduziert
- Vereinfachung auf den zweidimensionalen Fall wenn die Dicke gering ist
- Ausnutzung von Symmetrien
- Berechnung eines Bauteilbereichs zu dem die anderen Bereiche symmetrisch sind
Was sind die Basiselemente der FEM und welche Eigenschaften haben sie?
- Stäbe: eindimensionales Element, überträgt Kräfte in Längsrichtung
- Balken: 3D-Elemente, nehmen nur Biegekräfte- und Momente auf
- Scheiben: ebene 2D-Elemente, übertragen Kräfte in 2 Koordinatenrichtungen
- Platten: Erweiterung der Scheiben, übertragen auch Momente
- Schalen: räumlich gekrümmte Ausprägung des Plattenelements
- Volumenelemente: sind Polyeder, Kräfte und Momente in allen Raumrichtungen (sind bevorzugte Elemente)
Worauf basiert die automatische Erzeugung von Knoten und Elementen?
- Bauteilgeometrie und Topologie
- Element Bibliothek
- Netz Attribute: Dichte, Elementtypen, Randbedingungen, Belastungen
Was ist das Ziel der numerischen Strömungsmechanik (CFD)?
- Die Strömungssimulation hat das Ziel, mit numerischen Methoden ein vorgegebenes strömungsmechanisches Problem zu lösen.
- Die meisten Problemstellungen befassen sich konkret mit der Lösung der Navier-Strokes-Gleichungen
Was sind bewährte Lösungsmethoden der Strömungsmechanik?
- Die Finite Differenzen Methode (FDM)
- Die Finite Volumen Methode (FVM)
- Die Finite Elemente Methode (FEM)
An welchen Stellen ist ein feines Netz erforderlich?
- In der Nähe von Wänden, wo die Geschwindigkeit gegen Null geht.
- In der Nähe von scharfen Kanten oder Kurven sowie bei kleinen Öffnungen
Was sind Mehrkörpersysteme?
Mehrkörpersysteme beschreiben Systeme aus verschiedenen, massebehafteten starren oder elastischen Körpern, die untereinander an Kontaktstellen gekoppelt sind.
Was ist eine Mehrkörpersimulation?
Eine Mehrkörpersimulation liefert unter Vorgabe von Anfangs- und Randbedinungen die Bewegungsabläufe und die dabei an dem Körper wirkenden Kräfte und Momente.
Was sind die Ziele einer Mehrkörpersimulation?
Bewegungsanalyse von komplexen kinematischen Systemen
Modalanalysen (Eigenfrequenz, Eigenschwinungsform)
Realisierung des Virtual Prototyping
Echtzeitsimulation, Hardware-in-the-Loop (HIL)
Ermittlung dynamischer Bauteilbelastungen Bereitstellung dynamischer Bauteilbelastungen für die FEM
Was ist Hardware-in-the-Loop (HIL)
Beim HIL wird eine elektronische und mechanische Teilkomponente eines Systems über spezielle Schnittstellen mit einer Computersimulation verbunden, um getestet und optimiert zu werden.
Die HIL-Simulation bietet die Möglichkeit, das tatsächliche System anstelle eines Modells zu testen.
Dem Prüfobjekt wird eine vollständige, echtzeitfähige Umgebung vorgetäuscht, welche auf virtuelle Umwelteinflüsse reagieren muss.
Was sind die Ergebnisse einer Spritzgusssimulation?
- Füllzeit
- Druckverlauf
- Bindenähte
- Lufteinschlüsse
- Einfallstellen
Welche Fehler können beim Tiefziehen entstehen?
- Risse (Bodenrisse, Längsrisse, Umfangrisse)
- Falten
- Fließfiguren
Was ist die Zielsetzung von Tiefziehsimulationen?
Auslegung des Prozesses hinsichtlich:
- Notwendiger Kräfte
- Notwendiger Temperatur
- Anzahl der Optimierung der Umformstufen
- Erzielbarer Toleranzen
Wie ist der Ablauf einer Toleranzkettensimulation?
- Import der reduzierten CAD Daten
- Gruppieren der Bauteile (Nominalgeometrie) in die vorgegebene Reihenfolge
- Erzeugen der Bezugssysteme der Bauteile
- Verknüpfen der Bauteile über Montageoperationen
- Definition der Qualitätsmerkmale (Messpunkte)
Was versteht man unter der Qualitätskennzahl cp?
Das Prozesspotential:
- Ist ein Maß für die Leistung, die der Prozess bei optimaler Einstellung erbringen kann
- Vergleicht die spezifische Toleranzbreite mit der Prozessstreubreite
Was versteht man unter der Qualitätskennzahl cpk?
Die Prozessfähigkeit:
- Beurteilt die spezifizierte Toleranzbreite im Vergleich zur Prozesstreubreite
- Hängt von der Prozesslage und der Prozesstreubreite ab
Was wird bei einer Bewegungssimulation untersucht, und was sind die Ergebnisse?
Untersuchung von Bewegungsvorgängen:
- Kinematik
- Kollisionen
- Dynamik
Ergebnisse:
- Bahnkurven, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen
- Erreichbarkeit, Bauraum
- Kollisionen
- Kräfte und Momente
- Taktzeiten
