Autodesk Inventor 2020 - Belastungsanalyse (FEM) E-Book

Christian Schlieder

• Herausgeber: Books on Demand
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2019

Seitenzahl: 110

Beschreibung

Bauteile und Baugruppen können in Autodesk® Inventor® einer FEM-Analyse unterzogen werden. Dort wird ihr strukturmechanisches Verhalten unter Last simuliert, um daraus Rückschlüsse auf kritische Bereiche ziehen zu können, deren Optimierung dann bereits während der Konstruktionsphase möglich ist. Die Studien können zu einem bestimmten Zeitpunkt und mit fest definierten Lasten und Auflagern stattfinden, oder parametrisch unter Verwendung beliebiger Variablen. Auch Analysen der Eigenfrequenzen eines Bauteils sind möglich. Weiterhin können Bauteile einer Topologieoptimierung unterzogen werden. Unter Beachtung aller Lasten und Auflager berechnet das Programm dabei die Möglichkeiten, welche Bereiche eines Bauteils entfernt werden können, ohne die Stabilität des Bauteils wesentlich zu beeinflussen. Somit kann das Konstruktionsprinzip der minimalen Masse konsequent umgesetzt werden. Die folgenden Themen der Belastungsanalyse werden behandelt: - Erstellen von Einzelpunkt-Studien, parametrischen Studien und Modalanalysen - Parameter aus der dynamischen Simulation in den FEM-Bereich übernehmen - Platzieren und Bearbeiten von Abhängigkeiten, Kräften, Drehmomenten oder Drücken - Generieren und Verfeinern von FEM-Netzen - Präzisieren von Bauteiloberflächen - Besonderheiten der Kontakteigenschaften zwischen Bauteiloberflächen - Der Umgang mit dünnwandigen Bauteilen - Erstellen, Animieren und Aufzeichnen von Bauteilverformungen - Topologische Optimierung von Bauteilen mit dem Formengenerator - Exportieren der Simulationsergebnisse

Leseprobe

INHALTSVERZEICHNIS

GRUNDLEGENDES ZUM BUCH

INSTALLATION VON AUTODESK

®

INVENTOR

®

2020

2.1 Systemanforderungen

2.2 Für Anwender von Autodesk

®

Inventor

®

2020 auf Macintosh

2.3 Download des Programms

2.4 Installationsvoraussetzungen

2.5 Installation von Autodesk

®

Inventor

®

2020

2.6 Aktivierung von Autodesk

®

Inventor

®

2020

PROGRAMMAUFBAU UND PROGRAMMOBERFLÄCHE

3.1 Programmaufbau

3.2 Hauptmenü

3.3 Schnellzugriff-Werkzeuge

3.4 Multifunktionsleiste

3.5 Browser

3.6 Arbeitsbereich

3.6.1 Startbildschirm

DIE ERSTEN SCHRITTE

4.1 Programmhilfe und neue Funktionen

4.2 Lernprogramme

4.3 Zusatzmodule (empfohlene Einstellungen)

4.4 Anwendungsoptionen (empfohlene Einstellungen)

GRUNDLEGENDE VORBEREITUNGEN

5.1 Projektordner erstellen

5.2 Download der Übungsdateien

5.3 Aktivierung des Einzelbenutzerprojektes

5.4 Die Baugruppe im Überblick

DIE UMGEBUNG DER BELASTUNGSANALYSE

6.1 Arten der Inventor

®

-Belastungsanalyse

6.2 Grundlegender Aufbau des Analysebereiches

6.2.1 Baugruppe DYNAMISCHER_RADLADER_VEREINFACHT öffnen

6.2.2 Befehlsgruppen in der Belastungsanalyse

6.2.3 Der Browser in der Belastungsanalyse

STUDIEN STATISCH BESTIMMTER BAUTEILE

7.1 Randbedingungen definieren

7.1.1 Grundlagen: Neue Studie erstellen

7.1.2 Einzelpunkt-Studie erstellen

7.1.3 Grundlagen: Handbuch

7.1.4 Grundlagen: Belastungsanalyse-Einstellungen

7.1.5 Grundlagen: Material zuweisen

7.1.6 Materialien zuweisen

7.2 Mechanismus simulieren

7.2.1 Grundlagen: Simulieren

7.2.2 Simulation ausführen

7.3 Ergebnisanalyse

7.3.1 Kräfte und Momente

7.3.2 Grundlagen: Begrenzungsbedingungen

7.3.3 Begrenzungsbedingungen deaktivieren

7.3.4 Grundlagen: Schattierungen

7.3.5 Grundlagen: Farbleisteneinstellungen

7.3.6 Grundlagen: Gleicher Maßstab

7.3.7 Grundlagen: Verschiebungsanzeige

7.3.8 Grundlagen: Maximal- und Minimalwertdarstellungen

7.3.9 Maximalwert der Von Mises-Spannung lokalisieren

7.3.10 Grundlagen: Netzeinstellungen und Netzansicht

7.3.11 Netzdarstellung aktivieren

7.4 Kontakt- und Kraftangriffsflächen präzisieren

7.4.1 Bauteil HUBRAHMEN bearbeiten

7.4.2 Oberflächen trennen

7.4.3 Umgebung der Belastungsanalyse aktivieren

7.4.4 Grundlagen: Lokale Netzsteuerung

7.4.5 Netzstruktur lokal verfeinern

7.4.6 Simulation ausführen

7.5 Prüfpunkte platzieren

7.5.1 Grundlagen: Prüfen

7.5.2 Prüfpunkte hinzufügen

7.6 Ergebnisinterpretation

7.6.1 Grundlagen: Animieren

7.6.2 Simulationsergebnisse animieren

7.6.3 Grundlagen: Konvergenzeinstellungen und -plot

7.7 Konstruktionselemente von Studien ausschließen

7.7.1 Studie kopieren

7.7.2 Simulation ausführen und aufzeichnen

7.7.3 Rundungen von Studie ausschließen

7.7.4 Simulation ausführen und aufzeichnen

STUDIEN STATISCH UNBESTIMMTER BAUTEILE

8.1 Einzelpunkt-Studie erstellen

8.1.1 Bauteil HUBZYLINDER_KOLBEN öffnen

8.1.2 Umgebung der Belastungsanalyse aktivieren

8.1.3 Materialien zuweisen

8.2 Belastungen platzieren

8.2.1 Grundlagen: Kraft und Druck

8.2.2 Grundlagen: Lagerbelastung und Drehmoment

8.2.3 Grundlagen: Schwerkraft

8.2.4 Grundlagen: Externes Kraftmoment

8.2.5 Grundlagen: Körperlasten

8.2.6 Einspann- und Belastungssituation des Bauteils KOLBEN

8.2.7 Kraft zwischen KOLBEN und ZYLINDER platzieren

8.2.8 Simulation ausführen und aufzeichnen

8.2.9 Lagerkraft zwischen KOLBEN und HUBRAHMEN platzieren

8.2.10 Simulation ausführen und aufzeichnen

8.3 Kontaktflächen bearbeiten

8.3.1 Baugruppe DYNAMISCHER_RADLADER_VEREINFACHT öffnen

8.3.2 Bauteile isolieren

8.3.3 Kontaktflächen präzisieren

8.3.4 Bauteil KOLBEN öffnen

8.4 Kontaktflächen zwischen KOLBEN und HUBRAHMEN def.

8.4.1 Grundlagen: Festgelegte Abhängigkeiten

8.4.2 Grundlagen: Pin-Abhängigkeiten und reibungslose Abhängigkeiten

8.4.3 Reibungslose Abhängigkeiten definieren

8.4.4 Simulation ausführen und aufzeichnen

8.5 Kontaktflächen zwischen KOLBEN und ZYLINDER definieren

8.5.1 Reibungslose Abhängigkeiten platzieren

8.5.2 Simulation ausführen und aufzeichnen

8.6 Tatsächlich auftretende Kräfte ermitteln

8.6.1 Studie kopieren

8.6.2 Kraft durch festgelegte Abhängigkeit ersetzen

8.6.3 Simulation ausführen

8.6.4 Rückstoßkräfte ermitteln

8.6.5 Verformungen ermitteln

8.7 Benötigte Kraft einer gewünschten Verformung berechnen

8.7.1 Studie kopieren

8.7.2 Lagerbelastung durch festgelegte Abhängigkeit ersetzen

8.7.3 Simulation ausführen

8.7.4 Benötigte Kraft ermitteln

8.7.5 Grundlagen: Bericht

8.7.6 Bericht erstellen

PARAMETRISCHE STUDIEN

9.1 Vorbereitungen im Modellbereich treffen

9.1.1 Bauteil RAD_BOLZEN_VR öffnen

9.1.2 Parameter im Skizzenbereich kennzeichnen

9.1.3 Kontaktflächen präzisieren

9.2 Vorbereitungen im Bereich der Belastungsanalyse treffen

9.2.1 Umgebung der Belastungsanalyse aktivieren

9.2.2 Parametrische Studie erstellen

9.2.3 Material zuweisen

9.3 Lasten und Abhängigkeiten platzieren

9.3.1 Randbedingungen analysieren

9.3.2 Kraft F

1

platzieren

9.3.3 Kraft F

2

platzieren

9.3.4 Schwerkraft platzieren

9.3.5 Radbolzen verankern

9.3.6 Reibungslose Abhängigkeiten platzieren

9.4 Die parametrische Tabelle

9.4.1 Grundlagen: Parametrische Tabelle

9.4.2 Konstruktionsabhängigkeiten auswählen

9.4.3 Studien-Parameter auswählen

9.4.4 Simulation ausführen und aufzeichnen

9.4.5 Parametrische Tabelle bearbeiten

9.5 Ergebnisinterpretation

9.5.1 Simulation ausführen

9.5.2 Maximalen Sicherheitsfaktor ermitteln

9.5.3 Minimale Masse ermitteln

9.6 Exportieren der Ergebnisse

9.6.1 Berechnungsergebnisse in den Parameter-Manager übernehmen

9.6.2 Optimierte Bauteilgeometrie anwenden

STUDIEN DÜNNWANDIGER BAUTEILE

10.1 Konstruktion eines dünnwandigen Blechbauteils

10.1.1 Neues Blechbauteil erstellen

10.1.2 Blechstärke festlegen

10.1.3 Basiskontur zeichnen

10.1.4 Fläche erstellen

10.1.5 Laschen hinzufügen

10.2 Vorbereitungen im Bereich der Belastungsanalyse treffen

10.2.1 Umgebung der Belastungsanalyse aktivieren

10.2.2 Einzelpunkt-Studie erstellen

10.2.3 Material zuweisen

10.2.4 Netzansicht generieren

10.2.5 Grundlagen: Dünne Körper suchen

10.2.6 Grundlagen: Mittelfläche und Versatz

10.2.7 Mittelfläche generieren

10.2.8 Netzansicht generieren

MODALANALYSEN

11.1 Modalanalysen unbefestigter Bauteile

11.1.1 Bauteil HUBRAHMEN öffnen

11.1.2 Umgebung der Belastungsanalyse aktivieren

11.1.3 Einzelpunkt-Studie erstellen

11.1.4 Material zuweisen

11.1.5 Simulation ausführen

11.1.6 Ergebnisinterpretation

11.2 Modalanalyse befestigter Bauteile

11.2.1 Studie kopieren

11.2.2 Feste Abhängigkeiten platzieren

11.2.3 Simulation ausführen

11.2.4 Ergebnisinterpretation

11.2.5 Simulation aufzeichnen

STUDIEN AN SCHWEIßBAUGRUPPEN

12.1 Schweißbaugruppe analysieren

12.1.1 Baugruppe SBG-KIPPZYLINDER_FIXIERUNG öffnen

12.1.2 Aufbau der Schweißbaugruppe

12.2 Randbedingungen definieren

12.2.1 Einzelpunkt-Studie erstellen

12.2.2 Materialien zuweisen

12.2.3 Randbedingungen analysieren

12.2.4 Reibungslose Abhängigkeiten platzieren

12.2.5 Kräfte platzieren

12.2.6 Lagerbelastung platzieren

12.2.7 Grundlagen: Automatische Kontakte und manuelle Kontakte

12.2.8 Kontaktbedingungen berechnen und auswerten

12.3 Simulation der fehlerhaften Kontaktsituation

12.3.1 Simulation ausführen und aufzeichnen

12.3.2 Ergebnisinterpretation

12.4 Kontaktbedingungen korrigieren

12.4.1 Kontaktflächen bearbeiten

12.4.2 Simulation ausführen und aufzeichnen

12.4.3 Ergebnisinterpretation

TOPOLOGIEOPTIMIERUNG MIT DEM FORMENGENERATOR

13.1 Formen-Generator-Studie erstellen

13.1.1 Bauteil KIPPZYLINDER_FIXIERUNG öffnen

13.1.2 Formen-Generator-Studie erstellen

13.2 Randbedingungen definieren

13.2.1 Material zuweisen

13.2.2 Festgelegte Abhängigkeit platzieren

13.2.3 Kraft platzieren

13.3 Optimierungskriterien auswählen

13.3.1 Grundlagen: Bereich beibehalten

13.3.2 Grundlagen: Symmetrieebene

13.3.3 Grundlagen: Formengenerator-Einstellungen

13.3.4 Überarbeiten der Grundeinstellungen

13.3.5 Unveränderbare Bereiche festlegen

13.3.6 Symmetrieebene festlegen

13.4 Bauteil KIPPZYLINDER_FIXIERUNG optimieren

13.4.1 Grundlagen: Form erstellen

13.4.2 Optimierte Kontur berechnen

13.4.3 Ergebnisinterpretation

13.5 Berechnungsergebnisse verwerten

13.5.1 Grundlagen: Form anwenden

13.5.2 Optimierte Kontur in den Modellbereich übertragen

13.5.3 Überschüssiges Material entfernen

13.6 Optimierte Bauteilgeometrie erneut berechnen

13.6.1 Studie kopieren

13.6.2 Simulation ausführen und aufzeichnen

13.7 Vergleichsstudie erstellen

13.7.1 Studie kopieren

13.7.2 Subtraktionsgeometrie von der Studie ausschließen

13.7.3 Simulation und Ergebnisinterpretation

SCHLUSSWORT

INDEX

AUSZUG AUS DEM BUCH DYNAMISCHE SIMULATION

1 Grundlegendes zum Buch

Dieses Buch ist ein Aufbaukurs für Fortgeschrittene, die mit den Grundlagen von Autodesk® Inventor® 2020 bereits vertraut sind. Es wird empfohlen vor der Arbeit mit diesem Buch die folgenden beiden Übungsbücher zu erarbeiten:

Autodesk

®

Inventor

®

2020 – Grundlagen in Theorie und Praxis

Autodesk

®

Inventor

®

2020 – Dynamische Simulation

Bauteile und Baugruppen können in Autodesk® Inventor® einer FEM-Analyse unterzogen werden. Dort wird ihr strukturmechanisches Verhalten unter Last simuliert, um daraus Rückschlüsse auf kritische Bereiche ziehen zu können, deren Optimierung dann bereits während der Konstruktionsphase möglich ist. Die Studien können zu einem bestimmten Zeitpunkt und mit fest definierten Lasten und Auflagern stattfinden, oder parametrisch unter Verwendung beliebiger Variablen. Auch Analysen der Eigenfrequenzen eines Bauteils sind möglich. Weiterhin können Bauteile einer Topologieoptimierung unterzogen werden. Unter Beachtung aller Lasten und Auflager berechnet das Programm dabei die Möglichkeiten, welche Bereiche eines Bauteils entfernt werden können, ohne die Stabilität des Bauteils wesentlich zu beeinflussen. Somit kann das Konstruktionsprinzip der minimalen Masse konsequent umgesetzt werden.

Die folgenden Themen der Belastungsanalyse werden behandelt:

Erstellen von Einzelpunkt-Studien, parametrischen Studien und Modalanalysen

Parameter aus der Dynamischen Simulation in den FEM-Bereich übernehmen

Platzieren und Bearbeiten von Abhängigkeiten, Kräften, Drehmomenten oder Drücken

Generieren und Verfeinern von FEM-Netzen

Präzisieren von Bauteiloberflächen

Besonderheiten der Kontakteigenschaften zwischen Bauteiloberflächen

Der Umgang mit dünnwandigen Bauteilen

Erstellen, Animieren und Aufzeichnen von Bauteilverformungen

Topologische Optimierung von Bauteilen mit dem Formengenerator

Exportieren der Simulationsergebnisse

2 Installation von Autodesk® Inventor® 2020

2.1 Systemanforderungen

Die folgenden von Autodesk® empfohlenen Systemanforderungen gelten für Bauteile und Baugruppen mit weniger als 1000 Bauteilen:

Betriebssystem

64 Bit-Version von Microsoft

®

Windows

®

10 64-Bit-Version von Microsoft

®

Windows

®

8.1 64-Bit-Version von Microsoft

®

Windows

®

7

CPU-Typ

Empfohlen: 3 GHz oder mehr, mindestens 4 Kerne Mindestens: 2,5 GHz oder mehr

Arbeitsspeicher

Empfohlen: 20 GB RAM Mindestens: 8 GB RAM

Festplattenspeicher

Empfohlen: 40 GB

Grafikkarte

Empfohlen: 4 GB GPU mit einer Bandbreite von 106 Gbit/s und kompatibel mit DirectX 11 Mindestens: 1 GB GPU mit einer Bandbreite von 29 Gbit/s und kompatibel mit DirectX 11

Bildschirmauflösung

Empfohlen: 3840x2160 (4K) Bevorzugte Skalierung: 100%, 125%, 150% oder 200% Mindestens: 1280x1024 (1080p)

Zeige-/ Eingabegerät

Maus, Tastatur, optional 3D-Maus

Netzwerk

Internetverbindung für die Webinstallation mit der Autodesk

®

Desktop-App, die Autodesk

®

-Funktion für die Zusammenarbeit, die .NET-Installation, Webdownloads und die Lizenzierung. Network License Manager unterstützt Windows Server

®

2016, 2012, 2012 R2, 2008 R2 und die oben aufgeführten Betriebssysteme.

Tabellenkalkulation

Vollständige lokale Installation von Microsoft

®

Excel 2010, 2013 oder 2016 für iFeatures, iParts, iAssemblies, globale Stücklisten, Bauteillisten, Revisionstabellen, tabellenbasierte Konstruktionen und Studio-Animationen von Positionsdarstellungen. Die 64-Bit-Version von Microsoft Office ist erforderlich, um Access 2007-, dBase IV-, Text- und CSV-Formate zu exportieren. Abonnenten von Office 365 müssen sicherstellen, dass Microsoft Excel 2016 lokal installiert ist. Windows Excel Starter

®

, OpenOffice

®

und browserbasierte Anwendungen von Office 365 werden nicht unterstützt.

Browser

Google Chrome™ oder gleichwertig

.NET Framework

.NET Framework Version 4.7 oder höher. Die Installation von Windows-Updates ist aktiviert.

Die folgenden zusätzlichen von Autodesk® empfohlenen Systemanforderungen gelten für Bauteile und Baugruppen mit mehr als 1000 Bauteilen:

CPU-Typ

Empfohlen: 3,3 GHz oder mehr, mindestens 4 Kerne

Arbeitsspeicher

Empfohlen: 24 GB RAM oder mehr

Grafik

Empfohlen: 4 GB GPU mit einer Bandbreite von 106 Gbit/s und kompatibel mit DirectX 11

2.2 Für Anwender von Autodesk® Inventor® 2020 auf Macintosh

Sie können Autodesk® Inventor® Professional auf einem Mac®-Computer auf einer Windows-Partition installieren. Das System muss Apple Boot Camp® zum Verwalten einer Konfiguration mit zwei Betriebssystemen verwenden und die folgenden Mindestsystemanforderungen erfüllen:

Betriebssystem

Mindestens: Mac OS™ X 10.13.x Empfohlen: Mac OS™ X 10. 12.x

Parallels

Parallels Desktop 13 oder höher

CPU-Typ

Mindestens: Intel

®

Core 2 Duo (3 GHz oder höher)

Arbeitsspeicher

Mindestens: 8 GB RAM Empfohlen: 16 GB Ram oder mehr

Partitionsgröße

Mindestens: 100 GB freier Festplattenspeicher Empfohlen: 250 GB freier Festplattenspeicher oder mehr

Betriebssystem

64 Bit-Version von Microsoft

®

Windows

®

10 Anniversary Update (Version 1607 oder höher) 64-Bit-Version von Microsoft

®

Windows

®

8.1 64-Bit-Version von Microsoft

®

Windows

®

7 SP1 mit Update KB4019990

2.3 Download des Programms

Sollten Sie die Software nicht bereits besitzen, haben Sie die Möglichkeit Autodesk® Inventor® 2020 zu privaten Schulungszwecken als kostenlose Version herunterzuladen:

https://www.autodesk.com/education/free-software/inventor-professional

Eröffnen Sie hierfür einen kostenlosen Autodesk® Account unter demselben Link.

2.4 Installationsvoraussetzungen

Zugriffsrechte

Sie müssen über lokale Benutzer-Administratorrechte verfügen.

Systemsteuerung > Benutzerkonten > Benutzerkonten verwalten

System-Updates/ Antivirenprogramm

Vor der Installation von Autodesk® Inventor® 2020 sollten eventuell noch ausstehende Updates von Windows® durchgeführt werden. Starten Sie den Rechner danach neu. Antivirenprogramme müssen während der Installation eventuell vorübergehend deaktiviert werden.

Language Packs

Prüfen Sie vor der Installation von Autodesk® Inventor® 2020, ob die heruntergeladene Programmversion in der richtigen Sprache vorhanden ist. Eventuell muss vorab ein Sprachpaket heruntergeladen und installiert werden.

Seriennummer/ Produktschlüssel

Beim Download müssen Seriennummer und Produktschlüssel in Erfahrung gebracht werden. Diese werden bei der Installation benötigt.

Beenden anderer Programme

Beenden Sie alle anderen Programme vor der Installation von Autodesk® Inventor® 2020.

2.5 Installation von Autodesk® Inventor® 2020

Stellen Sie vor der Installation von Autodesk® Inventor® 2020 sicher, dass alle Teile des Programms vollständig vorhanden sind. Wurden diese vollständig heruntergeladen (Schritt entfällt, wenn die Software auf DVD vorhanden ist), kann mit der Installation begonnen werden. Sollte das Installationsprogramm noch nicht geöffnet sein, starten Sie dieses. Sie finden es für gewöhnlich im Pfad:

C:\Autodesk\Inventor_2020_...\Setup.exe

Nachdem Sie die Lizenzvereinbarung gelesen und akzeptiert haben, muss im Dropdown-Menü mit den Produktsprachen einer der folgenden Schritte durchgeführt werden:

Wählen Sie eine Sprache aus.

Wählen Sie unter Lizenztyp die Option

Einzelplatz

.

Geben Sie Seriennummer und Produktschlüssel ein (falls erforderlich).

Bestimmen Sie den Installationspfad (dieser Pfad darf maximal 260 Zeichen lang sein).

Übernehmen Sie die vorgegebene Konfiguration oder passen Sie die Installation an (weitere Informationen zur Konfiguration finden Sie in der Produktdokumentation).

Klicken Sie auf

Installieren

.

Nach der Installation: Klicken Sie auf

Fertigstellen

.

2.6 Aktivierung von Autodesk® Inventor® 2020

Online aktivieren und registrieren

Sobald Autodesk® Inventor® 2020 das erste Mal gestartet wurden, startet auch automatisch der Aktivierungsvorgang. Sollte der PC über eine bestehende Internetverbindung verfügen, führen Sie die folgenden Schritte aus:

Achten Sie darauf, dass Ihre Firewall oder Antivirenprogramme den Datenaustausch zwischen Autodesk

®

Inventor