Workshop I – Solid Edge Simulation - ISAP Magazin

Version 09/2011 by ISAP
Willkommen
Herzlich Willkommen
zum Workshop I „Solid Edge Simulation“
im
Revue Palast Herten
Mark Schiele
Seit 1996 Solid Edge
Zuständig für Presales und Support bei der ISAP

• Organisatorisches
– Wie ist Simulation in SE integriert
– Lizensierung
• Grundsätzliches Vorgehen in SE Simulation
– Grundfunktionen
– Analyse eines Einzelteiles
• Volumen und Schalen
– Blechteilanalyse
• Fragen und Antworten
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Inhalt

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Organisatorisches
• Solid Edge Simulation ist vollständig in Solid Edge
Integriert und nicht als Einzelsoftware erhältlich
• Man kann Simulation als Zusatzmodul oder in dem Solid
Edge „Premium“ Bundle erwerben
– Premium zusätzlich zu Classic
• Xpressroute
• Wire Harness
• SE-Simulation
• Die Lizensierung erfolgt über das normale Lizenzfile als
Nodelocked oder Floating Lizenz

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Organisatorisches
• Solid Edge Simulation ist eine reduzierte, auf die
Bedienweise von Solid Edge angepasste Auskopplung
von FEMAP, der FEM Software von Siemens PLM
Solutions
• Simulation gibt es seit den ST Versionen
• Im Gegensatz zu Simulation Express, welches in Classic
enthalten ist können mit Solid Edge Simulation auch
Baugruppen analysiert werden.
• Darüber hinaus sind wesentlich mächtigere Werkzeuge
zur Definition der Lastfälle und Randbedingungen
vorhanden

• Simulation hat ein eigenes Ribbon in SE
• Simulation ist als zusätzliches Register in die Edge Bar
integriert
• Simulation erhielt während der letzten SE Versionen
neben Synchronous die meisten Neuigkeiten
Baugruppe
Teil & Blechteile
Ersatzflächen in
der Baugruppe
Vereinigte
Körper
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Organisatorisches
Vernetzung
Berechnung &
Ergebnisdarstellung

• Integration
Geometriedefinition Definition des
Lastfalls und der
Randbedingungen
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Basics
Vernetzung und
Verbindungen

Berechnung und
Ergebnisse
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Basics
Ändern sich Parameter
wie Geometrie oder Lastfall
wird markiert, dass die
Berechnung erneut
gestartet werden muss

Flächen, Punkte, Kanten oder Formelemente
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Basics Lasten

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Basics Bedingungen

Angabe der Bauteile, die verbunden werden sollen
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Basics Verbindungen
Angabe der Flächen, die verbunden werden sollen

Baugruppen Verbindungen
• Die Symbole für die Zielfläche und Ursprungsfläche wurden zur
besseren Erkennung geändert
Altes Symbol
für Verbindungen
(vor ST4)
Das neue Zielflächen-
Symbol (rot) besteht
aus einer Kugel und
einem Pfeil, der auf die
Kugel gerichtet ist
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Das neue Ursprungsflächen-
Symbol (blau) besteht aus
einer Kugel und einem Pfeil,
der von der Kugel weg zeigt

Baugruppen Verbindungen
• Eine weitere Verbesserung ist die klare Kennzeichnung der
verbundenen Flächen, die auch helfen die Ziel- und
Ursprungsflächen zu unterscheiden
• Vor ST4, wurden die Verbindungssymbole auf der gesamten Fläche
angezeigt – wie man auf dem mittleren Bild erkennen kann.
In ST4 werden die Symbole nur noch auf den verbundenen
Bereichen dargestellt
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Blechteil Analyse in der Baugruppe
• Das neue Register „Simulationsgeometrie“
ist in der ST4 Baugruppen-Umgebung
verfügbar
• „Simulationsgeometrie“ ist nur für Anwender verfügbar, die eine
Simulation-Lizenz besitzen
• Diese Befehle ermöglichen dem Anwender Flächen aus einem
Teil / Blechteil in die Baugruppenumgebung zu kopieren
• Auch wenn der Anwender keine Schreibrechte auf das Teil / Blechteil
hat, kann er jetzt die nötigen Flächen aus dem Modell erzeugen
• Diese Flächen sind assoziativ zu der Ursprungsgeometrie
• Hinweis:
Simulationsgeometrie ist nur für Simulationszwecke gedacht!
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Blechteil Analyse in der Baugruppe
• Beispiel eines typischen Arbeitsablaufes:
• Erzeugen einer Mittenfläche direkt aus
dem Simulationsgeometrie –Register
– Hinweis:
Im Simulations-Navigator wird
die Mittenfläche hinzugefügt
• Nachdem die Mittenfläche erzeugt wurde
kann eine Berechnung mit dieser
Geometrie durchgeführt werden
Präsentation
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Blechteil Analyse in der Baugruppe
• Mit einer Simulation-Lizenz kann folgendes erzeugt werden:
Flächen-Körper in einer Baugruppe
Volumen-Körper in einer Baugruppe
Vereinigte Körper in einer Baugruppe
Vereinigte Körper in einem Teil
Vereinigte Körper in einem Blechteil
• Außerdem können diese Simulationskörper mit den Befehlen
„Speichern unter“
und
„Als übersetzt speichern“
exportiert werden
• Das Exportoptionen-Menü hängt von
der gewählten Schnittstelle ab
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Eigenschaft überschreiben
• Eine neue Funktion erlaubt es in den genannten Schalenmodellen
verschiedenen Flächen unterschiedliche Dicken zuzuweisen
• Mit Eigenschaft überschreiben können den versteifenden Rippen
des Teiles unterschiedliche Dicken und Material zugewiesen werden
• Die Rippen an der Längsseite
können andere Materialstärken
haben als an der Querseite
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• ST4 Simulation wurde um
Vernetzungsoptionen erweitert
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Vernetzungsoptionen
• Somit ist es nun möglich die Parameter
– Minimale Elementanzahl auf Kanten
– Max. Winkeltoleranz
– Max. Elementanzahl auf kleinem Formelement
– Max. Größe des kleinen Formelementes
– Zuwachs der internen Flächenvernetzung (Zuwachsrate)
– Krümmungsbasierte Netzverfeinerung
(Verfeinerungsverhältnis)
– uvm.
zu beeinflussen

Netzgröße:
– Minimale Elementzahl auf Kante:
• Definiert die minimale Zahl der
Elemente auf jeder beliebigen
Kante der gewählten Flächen
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Netzgröße
– Vorgabe ist 1, und die Elementanzahl wird begrenzt durch die
Einstellungen für die Elementgröße (subjektive Netzgröße oder
Kanten-, Flächen oder Körpergrößendefinition)
• Es kann eine größere Anzahl gewählt werden, um einen
höheren Genauigkeitsgrad des Netzes zu erzeugen

– Maximale Winkeltoleranz
• Definiert den maximal
erlaubten Winkel zwischen
der Tangenten-Gerade an
der Oberflächenkante (am
Startpunkt des Elements)
und der Elementkante
selbst (1)
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Subjektive Netzgrösse 7 und 1
7 1
Netzgröße

– Maximale Elementzahl auf kleinem
Formelement:
• Diese Option begrenzt die Anzahl von
Elementen auf internen Kanten, in der
Regel bei kleineren Konturen oder
denjenigen, die durch die globale
Elementgröße begrenzt werden
• Es verhindert eine hohe Konzentration
von Elementen auf kleinen Konturen
– Diese Konzentration kann unnötig sein und die Ergebnisse
verfälschen
– Maximale Größe des kleinen Formelements:
• Erlaubt es die globale Elementgröße für kleine Elemente zu
übergehen und die Größe direkt zu definieren
• Entspricht dem effektiven Durchmesser eines internen Elements
und wird berechnet über die Umfanglänge dividiert durch Pi
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Netzgröße

Zuwachs der internen
Flächenvernetzung:
– Zuwachsrate:
• Diese Wert wird als Zielgröße für
alle internen Elemente einer Fläche
verwendet
• Er entspricht der Multiplikation der
durchschnittlichen Elementgröße am
Umfang einer Fläche
• Zur Verkleinerung der Elementgröße
im inneren einer Fläche wird eine
Größe zwischen 0…1 verwendet;
zur Vergrößerung wird eine Zahl >1
verwendet
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Netzgröße

Krümmungsbasierte Netzverfeinerung:
– Das „Verfeinerungsverhältnis“
entspricht der
„maximalen Winkeltoleranz“
verwendet aber an Stelle des
Winkels das Längenverhältnis
– Verfeinerungsverhältnis =
Sehnenhöhe / Sehnenlänge
• Sehnenhöhe (1) ist der maximale normale
Abstand von der Sehne zur Randkurve
• Sehnenlänge (2) entspricht der Länge des Elements
• Diese Verhältnis steuert die Elementverfeinerung in
Flächen-Regionen mit starker Krümmung
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Netzgröße

– „Flächenvernetzung verfeinern“
• Wenn diese Option gewählt ist, wird das
Netz zunächst mit der Vorgabegröße
vernetzt
• Danach wird das Verhältnis von Sehnenhöhe
zu Sehnenlänge für jedes Element
berechnet
• Wenn das Verhältnis größer als definiert ist,
wird die Elementgröße automatisch
verkleinert, und das Teil mit der neuen
Größe neu vernetzt
• Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis
jedes Element das angegebene Kriterium
erfüllt
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Netzgröße

• Volumenkörpervernetzung
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Vernetzungsoptionen
– Mittelknoten auf Flächen
• Erzeugt Mittelknoten auf den
Kanten der Tetraeder, um eine
höhere Genauigkeit zu erzielen
– Auf individuellen Elementen
erzeugt diese Option parabolisch geformte Flächenelemente anstatt
von linearen Elementen
– Mittleren Verzerrungswinkel begrenzen
• Begrenzt die Verformung der parabolischen Elemente
– Maximaler Winkel
• Definiert den maximalen Winkel der Verformung der parabolischen
Elemente

Flächenvernetzung
– Zugeordnete Vernetzung zulassen
• Bei Aktivierung wird versucht ein
Netz mit regulären, strukturierten
Elementen
zu erzeugen
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Vernetzungsoptionen
• Eine „zugeordnete Vernetzung“ verwendet die Einstellungen für die
maximale Winkeltoleranz und minimale Elementgröße auf kleinen
Formelementen um Ecken bei der Erzeugung von Flächenelementen
zu begrenzen
• Wenn diese Option deaktiviert ist, wird ein „freies Netz“ erzeugt mit
ungleichen Elementen zufälliger Größe

– Bereinigung nach dem Vernetzen
• Diese Standardmäßig aktivierte
Option versucht spezifische Muster
in einem Netz zu vermeiden, um
eine generell bessere Netzqualität
zu erreichen
• Es werden außerdem zusätzlich
Prüfungen durchgeführt um
Vernetzungsprobleme zu vermeiden
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Vernetzungsoptionen
– Diese Option sollte in fast allen Fällen aktiviert sein, da dadurch
generell eine bessere Netzqualität erzeugt wird
– Einziger Nachteil ist, dass bei dieser Option durch die
zusätzlichen Verbesserungsalgorithmen eine etwas feineres Netz
entsteht als erwartet

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Vernetzungsoptionen
– Diese zusätzlichen „Bereinigungsmethoden“ beinhalten zusätzliche
Netzpunkte auf langen zylindrischen Flächen mit grobem Netz.
Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit einer Lückenüberbrückung
eliminiert, die in verschwindenden Löchern resultieren kann
– Hier sieht man einige Beispiele von Netzmustern und deren
Resultate nach dem Durchlauf der Bereinigung:
1) Davor und danach bei Netzmustern
2) Ungewollte Schlitzflächen wurden beseitigt

– Viereckige Kantenlayer
• Spezifiziert die Anzahl der Lagen
quadratischer Elemente an einer
Randkurve einer Fläche
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Vernetzungsoptionen
• Es kann zwischen 1, 2 oder 3 Layern
an jeder Randkurve einer Fläche (auch innere Ränder) aus einer
Drop Down-Liste gewählt werden
• Wenn von Hand eine höhere Anzahl
als 3 eingegeben wird, versucht das
System diese Anzahl von Layern zu
erzeugen
• Wenn für diese Anzahl nicht genügend Platz zur Verfügung steht,
werden soviele Layer wie möglich erzeugt

– Glätten
• Erlaubt es die Lage der
Elementecken anzupassen um
die Verformung der Elemente
zu minimieren
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Vernetzungsoptionen
• Dieses Verfahren wird automatisch bei allen zuvor beschriebenen
„freien“ Vernetzungsmethoden ausgeführt, aber es kann außerdem
zur Glättung des Netzes „von Hand“ angepasst werden
– Laplace-Operator
• Die Laplace-Glättung zieht einen Knoten
zum Zentrum der umgebenden Knoten, die
direkt mit dem knoten verbunden sind

– Glätten über Schwerpunkt zieht
einen Knoten zum gewichteten
Schwerpunktszentrum der
angrenzenden Elemente
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Vernetzungsoptionen
– Typischerweise erzeugt die Laplace-Methode ein Netz mit der
geringstmöglichen Elementverformung
– Die Glättung über den Schwerpunkt erzeugt normalerweise ein
Netz mit einheitlicher Elementgröße

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Vernetzungsoptionen
– Maximale Iterationszahl
• Egal welche der erwähnten beiden
Iterationsmethoden verwendet wird,
kann damit die maximale Anzahl der
Iterationen bis zum Konvergieren
eingestellt werden.
• Am Ende jeder Iteration wird die
Glättung mit den aktualisierten
Lagen der Netzpunkte neu bewertet
• Dieser Prozess wird so lange wiederholt bis entweder die maximale
Iterationszahl erreicht ist, oder die tatsächliche Verschiebung der
Knoten kleiner ist als der Wert, der bei „Glätten zu“ eingestellt ist
– Glätten zu
• Definiert den maximalen Abstand, den ein einzelner Knoten
während der Glättung bewegt werden kann

– Die Option „Zugeordnete Vernetzung“ wird
verwendet um bei Flächennetzen den
Vernetzungstyp zu spezifizieren
• Es gibt folgende Optionen:
„Automatisch“, „Vier Ecken“, „Drei Ecken“
und „Gefächert mit drei Ecken“
– Bei der Option Automatisch wählt Solid Edge
Simulation selbst, ob es ein freies oder
zugeordnetes Netz für jede Fläche erzeugt
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Vernetzungsoptionen

Vernetzungsprobleme in der Baugruppe
• Wenn in ST3 bei einem der Teile einer
Baugruppe eine Vernetzung nicht möglich
war, gab es keinen Hinweis darauf
welche/s Teil/e nicht vernetzt werden
konnte.
• In ST4, bekommt der Anwender eine Liste,
welche Teile nicht vernetzt werden
konnten
• Wenn eine Baugruppe erneut vernetzt
werden muss, werden nur die Teile neu
vernetzt, die nicht mehr aktuell sind.
Netze, die bereits erfolgreich vernetzt
wurden, werden nicht erneut vernetzt
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Präsentation
Studien mit Balkenelementen
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Studien mit Balkenelementen
• Eine Studie mit Balkenelementen kann in der Rahmen-Umgebung
ausgeführt werden
• Deshalb gibt es jetzt ein Register für Simulation in der Rahmen-
Umgebung
• Hinweis:
In ST4 werden Balkenelemente nur in der Rahmenumgebung
unterstützt!
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Nutzen
• Gewissheit über die Festigkeit der Konstruktion
– Weniger Regressansprüche – mehr Kundenzufriedenheit
• Schnelle Erlernbarkeit - dadurch wenig Ausfall
– Kosteneinsparung für die Ausbildung
• Änderungen am Modell können direkt geprüft werden
– Dadurch beschleunigte, sicherere Konstruktion
• Kürzere Entwicklungszeiten
– Kosteneinsparung
• Geringere Herstellungskosten
• Höhere Qualität
• Geringerer Materialaufwand

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Fragen

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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