ansys - CAD-FEM GmbH

Bild 2: Kragarm mit Doppel-T-Profil Bild 3: Scheibe mit einspringender Ecke
Kombination vorhandener Materialgesetze,
später in seiner Diplomarbeit durch
die Programmierung eines Materialgesetzes.
Später bot ANSYS ein Modell für
das spezielle elastische Verhalten, heute
auch eines für den Memory-Effekt.
ANSYS an der Hochschule
Hannover
Fast so lang, wie es die theoretische FEM-
Ausbildung gibt, wird die praktische mit
ANSYS betrieben. Gründe sind:
● ANSYS ist ein Komplettsystem, d. h.
- Geometrieer stel lung
- Vernetzung
- Aufbringung von Lasten, auch geometriebezogen
- Durchführung der Berechnung
- Postprocessing
sind in einer einheitlichen Umgebung
mit Menüführung verfügbar.
● Es stehen vielfältige Anwendungsmöglichkeiten
für viele Bereiche der Physik
zur Verfügung, für Hochschulen ohne
Aufpreis.
● Es ist eine Parametrisierung und Optimierung
möglich.
● Ein Interface zu LS-DYNA erleichtert
den Einstieg dort.
● ANSYS verfügt mit APDL über eine
vollständige Programmiersprache mit
Vektorfunktionen.
ANSYS Workbench
Vor einigen Semestern wurden die Lehrveranstaltungen
von der klassischen
ANSYS Umgebung auf ANSYS Workbench
umgestellt. Es stellte sich dabei
heraus, dass die Studierenden leichter den
Einstieg in die FEM finden. Das liegt offensichtlich
daran, dass die Geometrieerstellung
und das Geometriehandling den
CAD-Programmen ähnlicher sind.
Weitere Vorteile sind für viele die deutsch-
sprachige Menüführung und die Verfügbarkeit
eines Strukturbaums, der die Entstehung
des Modells dokumentiert, das
dazu nachträglich in den Abmessungen
verändert und parametrisiert werden
kann. Viele Funktionalitäten lassen sich
deutlich eleganter erreichen und wegen
des Strukturbaumes später nachvollziehen,
z.B. Kontakte (Bild 1).
ANSYS Workbench deckt noch nicht
alle Möglichkeiten ab, die im klassischen
ANSYS enthalten sind. Um sie trotzdem in
der Workbench zu nutzen, stehen verschiedene
Funktionalitäten zur Verfügung:
● Die Projektseite bietet auch die Möglichkeit,
den FE-Modeler, ANSYS
Classic oder z.B. Excel einzubeziehen.
● An verschiedenen Stellen können Kommando-Objekte
eingefügt werden, wobei
die jeweilige Nummerierung als Parameter
zur Verfügung steht. Zur Selektion
werden Named Selections in ANSYS
Components umgewandelt. Argumente
und Rückgabewerte kön nen zu Workbench-Parametern
erklärt werden und
sind dadurch in Parameterstudien oder
einer Optimierung verfügbar.
● Kommando-Objekte sind auch für
andere Analysesysteme wie LS-DYNA
nutzbar.
● Zwischen den Analysen können Informationen
über Dateien ausgetauscht
werden, die im Projektverzeichnis platziert
sind.
Bild 4: Konstruktive Varianten
Beispiele aus dem
einführenden FEM-Labor 1
Der Schlüssel für die praktische Ausbildung
in FEM ist das FEM-Labor 1. Ziel ist, dass
die Studierenden anhand von Beispielen
Sachverhalte aus anderen Lehrveranstaltungen
wiedererkennen und den Bezug zur
FEM sehen. Gleichzeitig erarbeiteten sie
sich einige Eigenschaften und Möglichkeiten
der FEM und lernen ein umfassendes
kommerzielles Programm kennen.
Die im FEM-Labor 1 verwendeten Beispiele
führen über einen Kragbalken und
eine Scheibe mit einspringender Ecke zu
einem besseren Verständnis der FEM und
beziehen dazu auch Parameterstudien und
eine Optimierung ein. Ferner lernen die
Studierenden die statische, die transiente,
die Modal- und die Beulanalyse kennen.
Im ersten Beispiel wird an einem
Kragarm mit Doppel-T-Profil (Bild 2) gezeigt,
dass manche Systeme sowohl mit
Balken- als auch mit Schalen- oder Volumenelementen
diskretisiert werden
können. Das kann zu unterschiedlichen
Arten von Ergebnissen führen, weil nur
bei Schalen- und Volumenelementen Einzellasten
und -festhaltungen zu Spannungssingularitäten
führen und Zwängungsspannungen
infolge ungeeigneter
Festhaltungen entstehen.
An einem in der Ebene belasteten
Rechteck kann untersucht werden, wie sich
Drei- und Viereckelemente mit und ohne
02 | 2012 CADFEM JOURNAL Infoplaner 19