Hinweise zum Praktikum

<aside> 💡 Der Inhalt des Praktikums sollte sich dynamisch der Größe anpassen, so dass Sie dies auch auf dem Tablet oder notfalls sogar mit dem Handy anschauen können und somit einen Bildschirm frei haben um dort im Vollbild das FEM Programm (ANSYS) laufen lassen zu können.

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Kurzeinleitung Finite-Elemente-Methode (FEM)

Im folgenden ist die Vorgehensweise der Finiten-Elemente-Methode an Hand des Workflows in ANSYS Workbench grob skizziert.

Geometrie

• zunächst wird ein Bauteil erstellt oder eingeladen (z.B. aus Catia)
• es können dabei auch mehrere Bauteile verwendet werden

Material

• Es kann auf eine Materialdatenbank zurückgegriffen werden oder aber auch eigene Materialien mit den jeweiligen Parametern definiert werden

Vernetzung

• Das Bauteil (in dem Beispielfall ein dreidimensionaler Körper) wird nun mit Elementen vernetzt
• Elemente bestehen aus Knoten (in diesem Fall besteht ein 3D Element aus 8 Eckknoten). Jeder Knoten besitzt Freiheitsgrade (in unserem Fall die der Temperatur)
• Je mehr Elemente (und somit auch Knoten) verwendet werden, desto genauer ist das Ergebnis

Randbedingungen

• Randbedingungen (z.B. Temperatur, Wärmestrom, Konvektion und Wärmestrahlung) werden meist auf geometrischen Objekten (Körper, Flächen, Kanten und Punkten) angebracht.

Übertragen Randbedingungen auf Knoten

• Die Randbedingungen werden dann auf die Freiheitsgrade der Knoten in dem Bereich der geometrischen Objekte übertragen.

Lösen Gleichungssystem

• Durch das Lösen des Gleichungssstems wird die Lösung der noch offenen Freiheitsgrade jedes Knotens bestimmt.

Darstellung (3D)

• Nach dem Lösen können verschiedene Ergebnisse in verschiedenen Formen dargestellt werden.

Darstellung (Fläche)

• zum Beispiel auf einer Fläche

Darstellung (Kante)

• oder auf einer Kante

ANSYS Workbench: Allgemeine Einstellungen / Erste Schritte

Zur Simulation nutzen wir das Programm ANSYS Workbench in der Version 2019 R2. Im folgenden werden einige Grundlegende Einstellungen erläutert.

ANSYS Workbench ist ein modular aufgebautes Finite-Elemente Programm mit graphischer Benutzeroberfläche, welches dem Benutzer möglichst viele Einstellungen abnimmt, um somit schnell zu einer Lösung zu kommen.