Downloads zum Praktikum SiSo

Die Übungsaufgaben, Materialien, kleine Tests und Musterlösungen werden nicht mehr hier auf der Homepage, sondern auf einer

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zur Verfügung gestellt. Für den Zugang ist dort eine Anmeldung mit Kennwort erforderlich, das beim ersten Termin bekanntgegeben wird.

Die Übungsaufgaben hier unten auf der Seite sind lediglich eine ältere Auswahl zur groben Orientierung.

Methodenübersicht

Ein guter Handwerker haut die Nägel nicht mit der Kombizange in die Wand. Eines der wichtigsten Fähigkeiten bei (eigentlich: vor) der Benutzung von Software ist es, zur jeweiligen Fragestellung die richtige Software auswählen zu können. Dazu aber braucht es auch etwas Erfahrung. Auf der einen Seite muss man wissen, was es für Werkzeuge gibt und wie sie funktionieren, auf der anderen Seite muss man in der Lage sein, die Aufgabenstellungen zu erkennen, zu unterscheiden und einzuteilen. Dann erst kann man die passenden Werkzeuge zur Aufgabe auswählen.

Download:

Einteilungsmatrix: Tabelle-SiSo.pdf

Praktikum 01 u 02: "Statik 1: Einführung in Ansys"

Themen:

Organisatorisches
Auffrischung Techn. Mech.: Statik u. Elastostatik
Einführung in Ansys Workbench
Balkenbiegung, Spannungs- und Dehnungsanalysen
Beispiel: Kragbalken

Software:

Ansys Workbench mit den Modulen: DesignModeler, Mechanical

Einführung:

Wiederholung zur Elastostatik: PDF-Folien-P01

Aufgaben:

Aufgabe 01: Einführung in Ansys-Workbench: Kragbalken

Ergebnisse:

siehe Bild

Aufgabe 1 — Kragbalken, Normalspannung, axial

Praktikum 03 u 04: "Statik 2: Verifikation & Validierung"

Themen:

Verifikation: Plausibilitätsprüfung & Konvergenzanalysen
Validierung: Vergleich der Simulationsergebnisse mit experimentellen Ergebnissen
Anisotrope Werkstoffgesetze

Software:

Ansys Workbench mit den Modulen: DesignModeler, Mechanical

Einführung:

Einführung FEM: PDF-Folien-P02
Werkstoffgesetze, Werkstoffsymmetrien, Anisotropie: PDF-Folien-P03
Erklärung Verifikation & Validierung: PDF-Verifikation&Validierung

Aufgaben:

Aufgabe 02: Verifikation & Validierung

Ergebnisse:

Konvergenzanalyse, Elementeigenschaften, Validierungsergebnisse

Praktikum 05: "Statik 3: Anisotropie"

Themen:

Anisotrope Werkstoffe: Beispiel Holz

Software:

Ansys Workbench 15.0 (oder besser) mit den Modulen: DesignModeler, Mechanical

Einführung

siehe P 04

Aufgaben:

Aufgabe: Anisotropie

Ergebnisse:

Ergebnis-Folien: Anisotropie.pdf

Praktikum 06: "Statik 4: Plastizität und Einführung in Abaqus"

Thema:

Nichtlineare Materialmodelle: Plastizität, Kaltumformung ("Work hardening")
Einführung in Abaqus CAE

Software:

Abaqus CAE 6.12

Downloads:

Einführung: Bilinear Isotropic Hardening und Abaqus
Aufgabe 06: Plastizität
Ergebnisse: s. Bild

Aufgabe 3 — Elastische Dehnungen in einem plastisch verformten Balken

Praktikum 07: "Statik 5: Geometrische Nichtlinearität"

Thema:

Geometrische Nichtlinearität durch große Verschiebungen und/oder Drehungen)

Software:

Ansys Workbench mit den Modulen: DesignModeler, Mechanical

Aufgabe:

Aufgabe: BalkenbiegNL-Aufg.pdf

Ergebnisse:

Ergebnis-Folie: BalkenbiegNL-Erg.png

Praktikum 08: "Statik 6: (Nichtlinearer) Kontakt"

Thema:

Nichtlinearität durch Kontakt

Software:

Ansys Workbench mit den Modulen: DesignModeler, Mechanical

Aufgabe:

Aufgabe 06: Kontakt: Stößel gegen nachgiebige Platte

Ergebnisse:

Aufgabe 06: Musterlösung

Praktikum 09: "Stationäre Thermo-Elektrische-Analyse"

Thema:

Kopplung von stationären elektrischen und thermischen Feldern
Im Feld: Joulesche Erwärmung und Wärmeleitung
An Feldrändern: Wärmetransport durch Konvektion und Wärmestrahlung

Software:

Ansys WB mit den Modulen: DesignModeler, Thermal-Electric

Downloads/Links

Aufgabe 13: "Thorsten und der glühende Schraubenschlüssel"

Aufgabe 5 — Glühender Schraubenschlüssel

Praktikum 10: "Dynamik 1: Modalanalyse"

Thema:

Strukturdynamik: Modalanalyse = Eigenschwingungsanalyse
Beispiel: Eigenschwingungen einer Gong-Klangplatte

Software:

Ansys Workbench mit den Modulen: DesignModeler, Modal

Aufgaben:

Aufgabe 07: Modalanalyse einer Klangplatte
Experimentelle Daten:
Lange Platte: 2,5 mm x 25 mm x 142 mm, Löcher D = 7 mm, Abstand 78 mm, Masse 67 g, ca. 640 Hz.
Kurze Platte: 2,5 mm x 25 mm x 127 mm, Löcher D = 7 mm, Abstand 70 mm, Masse 60 g, ca. 800 Hz.
Beide Platten sind mit je zwei Gummistiften, die locker in den symmetrisch angeordenten Löchern stecken, gelagert (vgl. Bild).

Praktikum 11: "Dynamik 2 - MKS"

Thema:

Lösen von Anfangswertproblemen durch numerische Integration
Mehrkörpersimulation (MKS) = Bewegung von Systemen starrer Körper

Software:

evtl. Matlab/Simulink
MSC.ADAMS (Windows)

Aufgaben:

Aufgabe 11: Einführung in ADAMS, Beispiel "Pendel"
Aufgabe 12: Freie Modellierung eines Garagentors

Praktikum 12: "Dynamik 3: Transiente Vorgänge"

Themen:

Transiente dynamische Analysen
Implizite vs. explizite Lösungsverfahren

Software:

ANSYS Transient Structural (Mechanical-APDL-Solver)
ANSYS Explicit Dynamics (Autodyn-Solver)

Einführung:

Transiente Dynamik: Implizite vs. explizite Zeitintegration

Aufgaben:

Aufgabe 08: Transienter elastischer Stoß, (Scan)

Ergebnisse:

Praktikum 13: "Gestaltoptimierung, 3D-Druck"

In einer iterativen Schleife können FE-Analysen so ausgeführt werden, dass ein Umbau des zu optimierenden Objektes in Abhängigkeit des lokalen Beanspruchungszustands (Beanspruchung = Spannung und/oder Dehnung) des Systems automatisch vorgenommen wird. Z.B. kann man den E-Modul jedes einzelnen FEs erhöhen, wenn die Beanspruchung besonders hoch ist und entsprechend vermindern, wenn an einer bestimmten Stelle kein oder kaum Material notwendig ist. So wurden die im Beispiel (Bild) die Ecken des Designraums oben links und rechts mit einem sehr geringen E-Modul (blau) erzeugt. Der Torbogen dagegen, der stark mit Zugspannungen beansprucht wird, hat ein hohes E-Modul bekommen (rot). Solche Algorithmen werden oft der Natur nachempfunden (vgl. Bionik, Knochenumbau = Remodeling oder Baumwachstum)

Algorithmen, die nach diesem Muster arbeiten, sind in der Lage innerhalb eines Designraums eine "optimale" Struktur zu finden, bei der das Bauteil mit relativ wenig Materialeinsatz eine relativ große Steifigkeit und/oder Festigkeit besitzt. Auf diese Weise kann der Ingenieur neue organisch aussehende Leichtbau-Strukturen erzeugen und ggf. unter Verwendung moderner "additiver Fertigungsverfahren" (3D-Druck) herstellen.

Beispiel für ein Ansys-APDL-Script zur Gestaltoptimierung einer Lochplatte: