CAE/BCAD an der Hochschule Bochum
Karteikarten und Zusammenfassungen für CAE/BCAD an der Hochschule Bochum
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Einige Namen von wichtigen FE-Softwareprodukten nennen können
Ansys, Nastran, Marc, Fluent, moderne CAD Systeme
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Einige Anwendungsbeispiele des FEM (auch außerhalb der Strukturmechanik) und die zugehörigen Berechnungsziele (z.B. Kraft, Spannung, Druck, Geschwindigkeit, …) nennen können
Bsp.: Verformungen und Spannungen in Blechteil Ziel: Spannungen und Verformungen Bsp.: Umströmung eines PKWs oder eines Flugzeugs Ziel: Geschwindigkeit, Druck, Kräfte
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Verschiedene Schnittstellen zum Datenaustausch von CAD- zu FE-Systemen auflisten können.
IGES, VDA-FS, STEP
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Vor- und Nachteile des Einsatzes der FEM beschreiben können.
Vorteile: 1. Kann Entwicklungszeiten und -kosten senken Anzahl an Tests, Prototypen können reduziert werden Je eher eine Schwachstelle erkannt wird, desto eher kann sie behoben werden 2. Kann eine Qualitätssteigerung und Produktoptimierung erreichen Eingesetztes Material kann besser ausgenutzt werden 3. Nachweis der Spannungen überhaupt möglich Bei messtechnischen nicht zugänglichen Bauteilen z.B. rotierende Wellen Weil Prototypen technisch oder finanziell nicht möglich sind z.B. Staudamm Nachteile: 1. Relativ hohe Kosten bei professioneller Anwendung 2. Numerische Instabilitäten und Rechen-/ Rundungsfehler akzeptiert werden 3. Geometrie vereinfacht und diskretisiert Fertigungstoleranzen vernachlässigt (Alle Maße fix)
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Vereinfachungen und Annahmen beim Einsatz der FEM nennen können und deren Folgen abschätzen können.
Physikalische Eigenschaften werden idealisiert: Keine Berücksichtigung von ungleiche Materialdichten durch Schweißen oder Wärmebehandlung veränderte Materialeigenschaften
Oberflächen werden idealisiert: Keine Berücksichtigung von Lacken, Anstriche, Oberflächenrauheiten Bearbeitungsspuren, wie z.B. von Drehtiefen oder Frässpuren werden nicht berücksichtigt
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Eine/ die Definitionsgleichung für das Hooke’sche Gesetz nennen können.
F=k*u (k: Steifigkeit, u: Verformung) E=delta Sigma/delta Epsilon
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Die Besonderheiten und Konsequenzen des linear-elastischen Materialverhaltens beschreiben können
X-fache Kraft F verursacht…-fache Verformung u
Beispiel 1D-Federgleichung: K*u=F bzw. u=F/K
x-fache Kraft F verursacht…-fache Spannung (Sigma)
Beispiel 1D-Zugspannung: Sigma=F/A
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Die drei Voraussetzungen nennen können, unter denen eine linear-elastische FEA zulässig ist.
Es liegen sehr kleine Dehnungen bzw. sehr kleine Verformungen vor.
2. Alle Spannungen sind zulässig, also Geltungsbereich des Hooke’schen Gesetzes.
3. Es wird genau ein Körper (ohne Kontakt zu anderen Körpern) analysiert
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Die Begriffe Steifigkeit und Festigkeit und Nachgiebigkeit erläutern und abgrenzen können
Steifigkeit: ist der Widerstand eines Materials gegen eine Verformung, abhängig vom E-Modul, Im SpannungsDehnungs-Diagramm der Bereich der Hooke’schen Grade
Festigkeit: ist der Widerstand gegen Versagen, Streckgrenze oder Dehngrenze, Zugfestigkeit, im SpannungsDehnungs-Diagramm hinter dem Bereich der Hook’schen Grade
Nachgiebigkeit: Kehrwert der Steifigkeit
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Die Gruppen benennen und beschreiben können, nach denen Nichtlinearitäten klassifiziert werden können
Geometrische Nichtlinearitäten, z.B. große Verformungen Physikalische Nichtlinearitäten, z.B. plastisches Werkstoffverhalten
Topologisches Nichtlinearitäten, z.B. Kontaktprobleme
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Für jede Gruppe dieser Nichtlinearitäten mehrere konkrete Beispiele aus der Praxis beschreiben können
Geometrische: Blech unter Drucklast, Dichtung einer PKW-Tür, druckbelasteter Biegebalken
Physikalische: Werkstoffe (Gummi, Kunststoffe), Richtungsabhängiger E-Modul (Faserverbundwerkstoffe), Zeitabhängiges Verhalten (Kriechen), Rissausbreitung (Lebensdauer)
Topologische: Kontakt, Anschlag, Spalt (Hertzsche Pressung), Feder mit Kontakt
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Den Fachbegriff der „großen Verformungen“ erklären und gegenüber linear elastischer (vernachlässigbar kleiner) Verformung abgrenzen können
Die Gleichgewichtsbedingung wird für die verformte Struktur gelöst und nicht für die unverformte (wie kleine Verformungen). Beispiel: wandernder Kraftangriffspunkt bei belastetem Ampelmast.
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