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Integrierte Finite Element Analysen in CAD-Systemen : ein Vergleich

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Troll, Alexander ; Roith, Bernd ; Rieg, Frank:
Integrierte Finite Element Analysen in CAD-Systemen : ein Vergleich.
In: Brökel, Klaus ; Feldhusen, Jörg ; Grote, Karl-Heinrich ; Rieg, Frank ; Stelzer, Ralph (ed.): 5. Gemeinsames Kolloquium Konstruktionstechnik 2007 : am 20. und 21. September 2007 im Berghotel Bastei in der Sächsischen Schweiz bei Dresden ; [Tagungsband]. - Dresden , 2007

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Stand der Technik
In der Industrie findet eine Vielzahl von Finite Element Programmen Anwendung, wobei es sich sowohl um in CAD-Suiten integrierte Module, als auch um eigenständige Simulationssoftware handelt. Durch die gestiegene Anwenderfreundlichkeit, der Software ist heute der Konstrukteur in der Lage ohne die Hilfe eines Berechnungsingenieurs die Bauteile eigenständig zu optimieren. Die größte Bedeutung kommt dabei der Interpretation der Ergebnisse der Berechnungen zu. Diese Interpretation ist aber unvollständig, ohne Kenntnisse über die Verlässlichkeit der Ergebnisse.
Aufgabenstellung
Es galt festzustellen, wie nutzerfreundlich die aktuellen FEA-Tools tatsächlich sind und wie groß die Verlässlichkeit der Ergebnisse ist. Dabei wurde davon ausgegangen, dass ein nicht direkt für die Berechnung geschulter Konstrukteur die Simulationen durchführen soll. Das Hauptaugenmerk der Untersuchung sollte auf dem Vergleich der Ergebnisse für vorgegebene Berechnungsbeispiele liegen Es sollte festgestellt werden, ob ein mit Grundkenntnissen in der FEA ausgestatteter Konstrukteur mit den Resultaten aus einem Programm in der Lage ist, eine fundierte Aussage über die Bauteilfestigkeit zu treffen.
Durchführung
Es wurde eine Vergleichsstudie mit sechs Berechnungsprogrammen durchgeführt. Es handelte sich um drei integrierte FEA-Module und zwei kommerzielle Stand-alone-Programme, sowie das lehrstuhleigene Programm Z88. Es wurden Rechenläufe mit fünf Beispielgeometrien unter Verwendung von Standardeinstellungen durchgeführt und die Ergebnisse miteinander verglichen. Verwendet wurden eine Bauteilgeometrie, die auch analytisch berechnet werden konnte, und vier praxisnahe Beispiele. Die Ergebnisse für die maximalen Verschiebungen und Vergleichsspannungen wurden auf den größten aufgetretenen Wert normiert und dann untereinander verglichen.
Ergebnisse
Während die Benutzerfreundlichkeit bei allen kommerziellen Produkten gegeben war offenbarten sich Unterschiede beim Vergleich der Ergebnisse und damit bei der Frage, ob auf Basis der Resultate eines Programms fundierte Aussagen getroffen werden können. Da bei den normierten Spannungen Differenzen von bis zu 50% zwischen einzelnen Programmen auftraten, ist davon auszugehen, dass es ohne Durchführung von Vergleichsrechnungen mit mehren Programmen zu Fehlauslegungen kommen kann.

Further data

Item Type: Article in a book
Refereed: No
Keywords: CAD; FEM
Institutions of the University: Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Engineering Design and CAD
Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Engineering Design and CAD > Chair Engineering Design and CAD - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg
Faculties
Faculties > Faculty of Engineering Science
Result of work at the UBT: Yes
DDC Subjects: 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering
Date Deposited: 17 Mar 2016 09:37
Last Modified: 17 Mar 2016 09:37
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/31771