Simulationen mit Inventor

11
20
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Günter Scheuermann
Simulationen mit Inventor
FEM und dynamische Simulation
Grundlagen und Beispiele ab Version 2011
Günter Scheuermann
Simulationen mit Inventor
FEM und dynamische Simulation
Grundlagen und Beispiele ab Version 2011
Konstruktionsmethodik
zur Modellierung
von Volumenkörpern
v
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Günter Scheuermann
Simulationen mit Inventor
FEM und dynamische Simulation
Grundlagen und Beispiele ab Version 2011
Dipl.-Ing. Günter Scheuermann ist Autor zahlreicher CAD-Bücher und unterrichtet Konstruktion
an der Fachhochschule für Techniker in Erlangen
Alle in diesem Buch enthaltenen Informationen wurden nach bestem Wissen zusammengestellt
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© 2010 Carl Hanser Verlag München
Gesamtlektorat: Sieglinde Schärl
Sprachlektorat: Sandra Gottmann, Münster-Nienberge
Herstellung: Stefanie König
Umschlagkonzept: Marc Müller-Bremer, www.rebranding.de, München
Umschlagrealisation: Stephan Rönigk
Datenbelichtung, Druck und Bindung: Kösel, Krugzell
Printed in Germany
ISBN 978-3-446-42365-7
(www.hanser.de)
Inhalt
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.4.1
1.4.2
1.5
1.5.1
1.6
1.6.1
1.6.2
1.6.3
1.6.4
1.7
1.8
1.9
Einführung .................................................. 11
Autodesk Inventor Simulation ................11
Die Grenzen der Simulation.....................12
Was fehlt ....................................................13
Inventor-Schnittstellen.............................13
Importformate.........................................14
Exportformate.........................................14
Inventor für Schüler und Studenten.......15
Inventor kostenlos?................................16
Systemvoraussetzungen ...........................16
Hinweise zur Installation ......................16
Hardware .................................................16
Betriebssysteme ......................................17
Sonstige Anforderungen .......................17
Voraussetzungen für Anwender..............17
DVD zum Buch ..........................................17
Resümee......................................................18
2
2.1
2.2
Digital Prototyping und Produktdesign 19
Virtuelle 3D-Modelle ................................19
Herstellung von Prototypen, Rapid
Prototyping .............................................20
2.3
Produktoptimierung..................................21
2.3.1 Flächen- bzw. Formoptimierung..........21
2.3.2 Berechnungen .........................................22
2.3.3 Dynamische Simulation ........................22
3
3.1
3.2
B a u t e i l a na l y s en . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3
Zebra-Analyse ...........................................25
Entwurf, Verjüngungsanalyse .................26
3.3
3.4
3.5
Fläche, Gauß-Analyse, Gauß´sche
Flächenkrümmung .................................27
Schnitt, Querschnittsanalyse ...................28
Krümmungsanalyse,
Krümmungskammanalyse.....................29
Technische Mechanik, Festigkeitslehre und
Inventor .................................................... 31
4.1
Statik...........................................................31
4.2
Freiheitsgrade ............................................32
4.3
Freiheitsgrade überprüfen ........................34
4.3.1 Anzeige der Freiheitsgrade ...................34
4.3.2 Freiheitsgrad-Analyse............................35
4.4
Gelenke .......................................................36
4.4.1 Inventor-Gelenke....................................37
4.5
Reibung.......................................................38
4.6
Kinematik ...................................................38
4.7
Dynamik .....................................................40
4.7.1 Schwerkraft, Gravitation.......................40
4.7.2 Masse, Gewichtskraft,
Trägheitsmomente..................................40
4.7.3 Gelenkkräfte und -momente.................41
4.7.4 Simulation...............................................42
4.7.5 Export nach FEM....................................42
4.7.6 Schwingungen, Eigenfrequenz,
Resonanz, Modalanalyse .......................43
4.8
Festigkeitslehre und FEM-Ergebnisse.....45
4.8.1 Festigkeitshypothesen............................46
4.8.2 Spannungen ............................................47
4.8.3 Verformungen.........................................48
4
5
Inhalt
4.8.4
Sicherheitsfaktoren, Belastung,
Dehnung ..................................................48
4.8.5 Kontaktdruck ..........................................49
4.8.6 Knicken und Beulen...............................49
4.9
Grenzen der Inventor-Mechanik .............50
5
5.1
5.2
5.2.1
5.2.2
5.2.3
5.2.4
5.3
5.3.1
5.3.2
5.3.3
FEM
FEM...............................................................
............................................................... 53
FEM, allgemein..........................................53
Konvergenz ................................................54
Max. Anzahl der H-Verfeinerungen ....54
Stopp-Bedingung ...................................55
Schwellenwert für H-Verfeinerungen..55
Konvergenz-Plots ...................................55
Das FEM-Netz ............................................56
Netzeinstellungen...................................57
Lokale Netzsteuerung.............................59
Allgemeine Richtlinien für die
Netzerstellung .........................................60
5.4
Erstes Beispiel einer einfachen FE-Analyse
..................................................................61
5.4.1 Das Bauteil und seine Eigenschaften...62
5.4.2 Die erste Simulation...............................63
5.4.3 Abhängigkeiten, Einspannung .............64
5.4.4 Lasten.......................................................66
5.4.5 Das Netz...................................................68
5.4.6 Simulation ausführen ............................69
5.4.7 Materialanpassung .................................71
5.4.8 Hauptspannungen ..................................73
5.4.9 Verformung, Verschiebung...................74
5.4.10 Rückstoßkräfte, Lagerkräfte ..................75
5.4.11 Ergebnisprotokoll ...................................76
5.4.12 Bericht ....................................................77
6
Parame
Parametrische
trische FE
FEM-St
M-Studien
udien ....................
....................81
81
Das parametrische Bauteil........................81
Vorbereitung der parametrischen
FE-Analyse..............................................82
6.2.1 Die parametrische Tabelle .....................82
6.3
Die parametrische Simulation .................87
6.4
Parametrische Ergebnisse.........................87
6.5
Das Modell anpassen ................................89
6
6.1
6.2
7
7.1
7.2
Modal- ode
oderr Ei
Eige
genfre
nfreque
quenzanalyse
nzanalyse........
........91
91
Eine Modalanalyse durchführen .............91
Ein zweites Beispiel...................................93
8
8.1
8.2
8.2.1
8.2.2
8.3
8.4
Stimmgabel 440
440 Hz entwerfen
entwerfen................
................95
95
Die Konstruktion .......................................95
Die Belastungsanalyse ..............................96
Netzverfeinerung....................................97
Die erste Simulation...............................97
Frequenzermittlung iterativ .....................98
Frequenzermittlung mit parametrischer
Tabelle................................................... 100
FE
9
FEM
M an Sc
Schwei
hweißbaugruppen
ßbaugruppen ................ 103
9.1
Erstes Beispiel ......................................... 103
9.1.1 Die Baugruppe ..................................... 103
9.1.2 Die Schweißverbindung ..................... 104
9.1.3 Die Vorbereitung der
Belastungssimulation.......................... 106
9.1.4 Kontakte überprüfen ........................... 106
9.1.5 Die Simulation..................................... 108
9.2
Zweites Beispiel ...................................... 109
9.2.1 Die Schweißkonstruktion ................... 109
9.2.2 Simulation vorbereiten....................... 110
9.2.3 Kontakte kontrollieren........................ 111
Inhalt
9.2.4 Die Simulation ..................................... 113
9.2.5 Sicherheitsfaktor.................................. 114
9.3
Punktschweißen...................................... 114
9.3.1 Die Punktschweißung im Beispiel..... 115
9.3.2 Die Simulation vorbereiten ................ 116
9.3.3 Kontakte bearbeiten ............................ 116
9.3.4 Die Simulation ..................................... 117
Materialbi
10
Die Material
bibliothek
bliothek............................
............................119
119
10.1 Der Stil- und Normen-Editor................ 119
10.2 Material.................................................... 120
10.2.1 Übersicht............................................... 120
10.2.2 Werkstoffkennwerte und Einheiten .. 121
10.2.3 Farbstil der Werkstoffe ....................... 122
10.3 Import und Export von Stilen .............. 122
10.4 Ein neues Material einfügen................. 123
10.4.1 Die Stilbibliothek bearbeiten ............. 125
10.5 Farbstile editieren................................... 126
10.6 Beleuchtungen einstellen ...................... 128
10.7 Bewegung im Inventor Studio.............. 129
10.8 Problematische Materialien in der FEM129
10.8.1 Beispiel Silentblock............................. 129
10.9 Nicht in der FE-Analyse verwendbare
Werkstoffe ............................................ 131
10.9.1 Polymere Werkstoffe........................... 133
10.9.2 Verbundwerkstoffe.............................. 134
10.10 Bauteile mit großen Verformungen .. 135
11
11.1
11.2
Einfache
Einfache Bewegungssimulati
Bewegungssimulationen
onen........
........137
137
Baugruppen von Hand bewegen .......... 137
Automatische Bewegung in der Baugruppe
............................................................... 138
11.3 Bewegung in der Präsentation ............. 140
11.3.1 Eine Präsentation erstellen................. 140
11.3.2 Die automatische Explosionsmethode141
11.3.3 Die manuelle Explosion...................... 142
11.4 Die Präsentationsanimation von
Schrauben............................................. 143
11.4.1 Eine neue Präsentation erstellen ....... 144
11.4.2 Komponentenpositionen .................... 144
11.4.3 Die Schraubenbewegung animieren, der
Film geht ab......................................... 146
11.5 Bewegung im Inventor Studio.............. 149
11.5.1 Die Inventor StudioArbeitsumgebung ................................ 149
11.6 Beispiel einer Studio-Animation.......... 153
11.6.1 Vorbereitung der Animation ............. 154
11.6.2 Abhängigkeit animieren..................... 154
11.6.3 Die Ablaufsteuerung ........................... 156
11.6.4 Animation aufzeichnen ...................... 157
Die dynamische
dynamische Simulations
12
Simulationsumgebung159
umgebung159
12.1 Die Arbeitsumgebung ............................ 159
12.1.1 Funktionsgruppe Verbindung............ 159
12.1.2 Funktionsgruppe Laden...................... 160
12.1.3 Funktionsgruppe Ergebnisse.............. 160
12.1.4 Funktionsgruppe Animieren .............. 161
12.1.5 Funktionsgruppe Verwalten............... 162
12.1.6 Funktionsgruppe Belastungsanalyse 162
12.1.7 Funktionsgruppe Beenden ................. 163
12.2 Der Objektbrowser in der
dynamischen Simulation.................... 163
12.3 Bewegliche Gruppen einfärben ............ 166
12.4 Beschreibung der Gelenkarten.............. 167
12.4.1 Normgelenk.......................................... 168
12.4.2 Abhängigkeiten und Gelenke ............ 168
12.4.3 Vordefinierte Gelenke......................... 171
12.5 Gelenkeinfügungsarten ......................... 172
7
Inhalt
12.5.1 Gelenkeinfügung von Hand, die
Funktion Gelenk einfügen ................. 173
12.5.2 Gelenk aus Abhängigkeit erzeugen, die
Funktion Abhängigkeiten ableiten ... 177
12.5.3 Automatische Gelenkdefinition......... 178
12.6 Eigenschaften der Normverbindung
bearbeiten............................................. 180
12.6.1 Registerkarte Allgemein ..................... 181
12.6.2 Registerkarte Freiheitsgrad x (R/T) ... 183
12.7 Gelenkkräfte, Steifigkeit und
Dämpfung............................................. 184
12.7.1 Nichts ist starr...................................... 184
12.7.2 Steifigkeit und Dämpfung - der
Sprungbretteffekt ................................ 184
12.7.3 Inventor ist ein Starrkörpersystem ... 185
12.7.4 Inventor ist elastisch?......................... 185
12.7.5 Steifigkeit ............................................. 186
12.7.6 Dämpfung............................................. 186
12.8 Gelenkeigenschaften .............................. 187
12.8.1 Anfangsbedingungen bearbeiten ...... 188
12.8.2 Gelenkdrehmoment bzw. Gelenkkraft
bearbeiten............................................. 188
12.8.3 Festgelegte Bewegung bearbeiten ..... 189
12.9 Das Eingabediagramm........................... 189
12.9.1 Die Diagrammfläche ........................... 190
12.9.2 Sektor-Optionen .................................. 191
12.9.3 Start- und Endpunkt........................... 192
12.9.4 Funktionsdefinitionen speichern und
laden ................................................. 192
12.9.5 Referenzachsen bestimmen................ 192
13
13.1
13.2
13.3
8
Pendelklappe
Pende
lklappe mit Sc
Schwer
hwerkraft
kraft ..............
..............193
193
Die Bauteile und die Baugruppe........... 193
Die dynamische Simulation starten..... 194
Schwerkraft definieren .......................... 195
13.4 Die erste Simulation............................... 195
13.5 Einen 3D-Kontakt einfügen.................. 196
13.6 Die zweite Simulation............................ 197
13.7 Ändern der Pufferdämpfung................. 198
13.8 Drehgelenkeigenschaften einstellen .... 198
13.9 Das Ausgabediagramm.......................... 199
13.9.1 Die Oberfläche des
Ausgabediagramms............................. 200
13.9.2 Diagrammoptionen ............................. 200
13.9.3 Variable anzeigen................................ 201
13.9.4 Eine zweite Variable überlagern ....... 202
13.9.5 Eine neue Kurve erzeugen.................. 204
13.9.6 Darstellungs- und Wertegenauigkeit 205
13.9.7 Diagramm und Werte nach Excel
exportieren ........................................... 205
Flie
14
Fliehkra
hkraftregler
ftregler........................................
........................................ 207
14.1 Die Baugruppe ........................................ 208
14.2 Baugruppe bewegen............................... 211
14.3 Die dynamische Simulation .................. 212
14.3.1 Überbestimmungen ............................. 212
14.3.2 Der Objektbrowser............................... 213
14.4 Der Antrieb.............................................. 214
14.4.1 Antriebsmoment.................................. 214
14.4.2 Dämpfung............................................. 215
14.4.3 Reibung215
14.5 Die Vertikalbewegung der unteren
Gleitbuchse........................................... 215
14.5.1 Die Rotation ......................................... 217
14.6 Andere Gelenke mit Reibwerten
versehen................................................ 217
14.7 Die Simulation........................................ 219
14.8 Das Ausgabediagramm.......................... 220
14.8.1 Rotationsgeschwindigkeit
interpretieren ....................................... 221
Inhalt
14.8.2 Schwingungen untersuchen............... 222
14.9 Feder einfügen........................................ 222
14.10 Simulation mit eingebauter Feder..... 227
14.11 Kurven im Ausgabediagramm
bearbeiten............................................. 227
14.12 Export nach FEM und FE-Analyse
von Bauteilen....................................... 228
14.12.1 Die Vorbereitung ................................. 228
14.12.2 Zeitschritt auswählen.......................... 229
14.12.3 Bauteile zur FE-Analyse auswählen . 230
14.12.4 Überbestimmte Bauteile heilen.......... 231
14.12.5 In die Belastungsanalyse wechseln... 232
14.12.6 Die Belastungsanalysen...................... 233
14.12.7 Fazit 236
15
Spielere
Spiele
reii mit ei
eine
nem
m Ba
Ball
ll .........................
.........................237
237
15.1 Die Bauteile und die Konstruktion....... 237
15.2 Die Simulationsumgebung.................... 239
15.2.1 Feder einfügen ..................................... 239
15.2.2 Schwerkraft definieren ....................... 240
15.2.3 Der Ball benötigt Gelenke .................. 240
15.2.4 Der Objektbrowser............................... 242
15.3 Die Simulation........................................ 243
15.3.1 Starres Abprallen................................. 244
16
Kurbelschw
Kurbelschwin
inge
ge........................................
........................................245
245
16.1 Die Funktion ........................................... 245
16.2 Die Bauteile ............................................. 246
16.3 Die Abhängigkeiten ............................... 248
16.4 Nach Abhängigkeit bewegen................ 249
16.5 Vorbereitung der Simulation ................ 250
16.5.1 Nichts geht mehr ................................. 250
16.5.2 Geht doch!............................................ 251
16.5.3 Der Antrieb........................................... 251
16.6 Die erste Simulation............................... 252
16.7 Schiebegelenk einfügen......................... 253
16.8 Die zweite Simulation............................ 254
16.9 Schwerkraft und Reibung ..................... 254
16.9.1 Schwerkraft .......................................... 254
16.9.2 Reibungswerte und Kraftübertragung255
16.9.3 Beidseitige Kraftübertragung an der
Schwinge .............................................. 255
16.9.4 Gelenkreibungen der Drehgelenke.... 256
16.9.5 Startposition......................................... 256
16.10 Die dritte Simulation und das
Ausgabediagramm .............................. 257
16.10.1 Das Ausgabediagramm....................... 258
16.11 Externe Kraft einfügen ....................... 260
16.12 Die vierte Simulation und das
Ausgabediagramm .............................. 261
16.13 Spur aufzeichnen................................. 264
17
Kurbelschwin
Kurbelschwinge-Schiebevorr
ge-Schiebevorrichtung
ichtung .. 267
17.1 Die Bauteile............................................. 267
17.2 Die Funktion ........................................... 268
17.3 Gelenke einfügen ................................... 269
17.3.1 Zylindrisches Schiebegelenk.............. 269
17.3.2 Punkt-Ebene-Gelenk........................... 269
17.3.3 Druckfeder............................................ 271
17.4 Die erste Simulation............................... 273
17.5 Status des Mechanismus ....................... 274
17.6 Redundante Abhängigkeiten ................ 276
17.6.1 Redundanz hinzufügen....................... 276
17.6.2 Redundanz untersuchen ..................... 277
17.7 Gelenkdrehmoment aktivieren ............. 278
17.8 Die zweite Simulation............................ 279
17.9 Externe Belastung .................................. 280
17.9.1 Externe Kraft definieren..................... 281
9
Inhalt
17.9.2
17.9.3
17.9.4
17.10
17.11
Antriebsmoment anpassen................. 281
Die dritte Simulation .......................... 282
Das Ausgabediagramm....................... 282
Export nach FEM................................. 283
Die FE-Analyse der Schwinge ........... 284
18
Kurbel
Kurbelschwin
schwinge,
ge, die Dri
Dritte
tte ....................
....................287
287
18.1 Die Bauteile ............................................. 287
18.2 Die Baugruppe ........................................ 288
18.3 Die Simulationsumgebung.................... 288
18.4 Gelenke einfügen.................................... 289
18.4.1 Räumliches Gelenk.............................. 289
18.4.2 3D-Kontakte......................................... 289
18.5 Reibung definieren................................. 290
18.6 Die Simulation........................................ 292
19
Hubkolbe
Hubkolbenn-Trie
Triebwer
bwerk..............................
k..............................293
293
19.1 Die Baugruppe ........................................ 293
19.2 Die Simulationsumgebung.................... 294
19.2.1 Schwerkraft definieren ....................... 295
19.2.2 Gelenke überprüfen und bearbeiten . 295
19.2.3 Gelenk Zylindrisch:1, Zylinder –
Kolben ................................................. 296
19.2.4 Gelenk Drehung:2, Rillenkugellager Kurbelwelle........................................... 297
19.2.5 Gelenke an den Sicherungsringen .... 298
19.2.6 Gelenke am Pleuel............................... 298
19.3 Die erste Simulation............................... 299
19.4 Antrieb durch den Kolben..................... 300
19.4.1 Externe Kraft wirken lassen............... 300
19.4.2 Externe Kraft definieren..................... 300
19.4.3 Kraft im Eingabediagramm
definieren ............................................. 301
19.5 Die zweite Simulation............................ 303
10
19.5.1 Das Ausgabediagramm....................... 303
19.6 Lastmoment hinzufügen........................ 304
19.7 Kraftkomponenten auswerten .............. 305
19.8 Variante mit Feder ................................. 306
19.8.1 Festgelegte Bewegung aktivieren...... 306
19.8.2 Feder einfügen..................................... 307
19.9 Die dritte Simulation ............................. 308
19.10 Das Ausgabediagramm....................... 308
19.11 Export nach FEM................................. 309
19.12 Die FE-Analyse der Kurbelwelle........ 310
19.13 Kolben exportieren.............................. 311
19.14 Die FE-Analyse des Kolbens .............. 313
19.14.1 Netzeinstellungen verändern ............. 314
19.14.2 Maximalspannung suchen ................. 314
19.14.3 Verformungen des Kolbens................ 315
Index
................................................................. 317
1 Einführung
Jeder Konstrukteur kennt die nebenstehende Grafik und den dazugehörenden
Zusammenhang, dass Änderungskosten
im Entwicklungsprozess eines Produktes
immer höher zu Buche schlagen, je
weiter die Produktentwicklung, von der
Planung bis zum Vertrieb, fortgeschritten ist. Der triviale Umkehrschluss lautet
also, dass die Produktoptimierung so
früh wie möglich stattfinden muss.
Seit einigen Jahren heißt das Stichwort
dafür Digital Prototyping, und damit sollen die Entwicklungszeiten verkürzt, die
Kosten gesenkt und die Qualität der Produkte verbessert werden. Die Grundlage
dafür stellt dabei ein virtuelles 3D-CAD-Modell dar, an dem mit rechnerischen Methoden, wie kinematische und dynamische Simulation, Finite-Elemente-Methode,
Visualisierung, Funktions- und Montagesimulation, sowohl die Werkstoff- und
Festigkeitseigenschaften als auch die fertigungs- und die montageseitigen Bedingungen optimiert werden können.
1.1
Autodesk Inventor Simulation
Autodesk Inventor wird in fünf Ausstattungsvarianten ausgeliefert, die sich in den
Grundlagen der 3D-Konstruktion nicht unterscheiden. Die Professional Version
(AIP) beinhaltet alle Module, während die speziellen Pakete auf die jeweiligen Anwendungen zugeschnitten sind.
Die Programmversion Autodesk Inventor Simulation ist eine dieser fünf Varianten
und umfasst neben allen Funktionen der 3D-Konstruktion die verschiedenen Module für die Aufgaben der Simulations- und Festigkeitsanalysen.
Das Funktionspaket umfasst:
die Belastungsanalyse für die Bauteil-, Baugruppen-, Gestell(Rahmen)- und
Blechumgebungen
die Analyse von Spannungen, Belastungen und Deformationen für statische und
dynamische Lasten
die Modalanalyse für die Ermittlung von Eigenfrequenzen und dem Schwingungsverhalten mechanischer Konstruktionen
11
1 Einführung
die Konvertierung aller Baugruppen-3D-Abhängigkeiten (Constrains) in Standardgelenke
eine große Bibliothek mit Bewegungsgelenken
die Möglichkeit, externe Kräfte und Momente zu definieren
die Möglichkeit, Bewegungssimulationen anhand der Position, der Geschwindigkeit, der Beschleunigung und des Drehmoments als Funktion der Zeit erstellen
die Möglichkeit, 3D-Bewegungen mithilfe von Spuren visuell darzustellen
den Export vollständiger Ausgabedaten in Microsoft® Excel®
die Möglichkeit, dynamische und statische Gelenke und Trägheitskräfte in die
Autodesk Inventor-Simulation-Belastungsanalyse oder ANSYS Workbench zu
übertragen
die Möglichkeit, die Kraft zu berechnen, die erforderlich ist, um eine dynamische
Simulation in einen Zustand des statischen Gleichgewichts zu versetzen
die Eigenschaften der Reibung, Dämpfung, Steifigkeit und Elastizität beim Definieren von Gelenken als Funktion der Zeit zu verwenden
die dynamische Bauteilbewegung interaktiv anzuwenden, um dynamische Kräfte
auf die Gelenke zu simulieren
ein umfangreiches Reportsystem, mit dem 3D-Volumenplots darzustellen sind,
Berichte für alle Ergebnisse und parametrische Studien erstellt werden können
und abschließend den Zugriff auf Inventor Studio, um beispielsweise ein realistisches oder veranschaulichendes Video der Simulation auszugeben oder fotorealistische Bilder oder Grafiken zu produzieren.
All diese Punkte, mit Ausnahme des Exports nach ANSYS, werden Gegenstand der
Beispiele und Übungen in diesem Buch sein. Darüber hinaus werden sowohl die
theoretischen Grundlagen für das Verständnis der Vorgänge als auch angrenzende
Gebiete wie z.B. die Oberflächenanalyse ausreichend behandelt.
1.2
Die Grenzen der Simulation
Die vielfältigen Möglichkeiten und vor allem die vermeintlich eindeutigen Ergebnisse der verschiedenen Simulations- und Berechnungsraten verführen dazu, die Resultate als absolute und richtige Folgen der Beanspruchungen zu interpretieren.
Man sollte jedoch bei aller Begeisterung über die Einfachheit, mit der man zu diesen
Ergebnissen kommt, nicht vergessen, dass es sich um Näherungsverfahren handelt,
die immer mehr oder weniger fehlerbehaftet sind.
12
1.3 Was fehlt
Die aktuelle Aussage eines Simulationsfachmanns, dass sich „durch den rechtzeitigen Einsatz der modernen Simulationstechnik die Restfehlerquote einer BauteileKonstruktion inzwischen auf unter zehn Prozent senken lässt“, beschreibt treffend
sowohl die revolutionären Möglichkeiten im Entwicklungsbereich, aber auch die
Grenzen dieser Möglichkeiten. Zehn Prozent können den Konstruktionsprozess
erheblich beeinflussen.
In vielen diesbezüglichen Kapiteln werden deshalb auch die Grenzen in Bezug auf
die Genauigkeit und die möglichen Fehlerquellen genannt.
1.3
Was fehlt
Die Inventor-Simulation ist eine rein-mechanische Simulation, die Bewegungs- und
Belastungsvorgänge untersucht.
In der Praxis sind diese Vorgänge jedoch häufig mit thermischen und strömungstechnischen Problemen befrachtet. Das Beispiel eine Turboladers oder einer Gasturbine zeigt die drei wesentlichen Problembereiche, die mit verschiedenen Simulationsarten untersucht werden müssen.
Neben der Stress- und Kinematik-Analyse, die der Inventor recht gut beherrscht,
sind
die Strömungsmechanik und
die thermische Simulation (CFD
Computational Fluid Dynamics)
ganz wichtige Bereiche, die in der Konstruktion häufig die mechanische Problematik überlagern.
Simulationspakete, die alle zurzeit möglichen Techniken beherrschen, sind jedoch
nicht mehr an CAD-Systeme gekoppelt, sondern sind eigene sehr leistungsfähige
und umfangreiche Programme.
1.4
Inventor-Schnittstellen
Neben den AutoCAD- oder MechanicalDesktop-Dateien können auch Zeichnungen und Modelle aus anderen CADSystemen importiert und im Inventor weiter bearbeitet werden.
Je nach Importquelle werden jedoch Bauteile mitunter lediglich als Basisteile ohne
den inneren Aufbau importiert.
13
1 Einführung
1.4.1
Importformate
Als Importformate werden unterstützt:
ACIS- bzw. SAT-Zeichnungen/-Modelle (*.sat-Dateien)
STEP-Zeichnungen/-Modelle (*.ste-, *.stp- oder *.step-Dateien)
IGES-Zeichnungen/-Modelle (*.igs-, *.ige-, *.iges-Dateien)
DXF-Zeichnungen/-Modelle (*.dxf-Dateien)
3D-Daten vom Autodesk® Alias-Studio
3D-Punktkoordinaten von Excel
Parasolid, CATIA V4 und V5, Pro/Engineer Granite/Neutral, SolidWorks
UGS NS Files (*.prt), SAT, STEP, STL
1.4.2
Exportformate
a) Export in andere 3D-CAD Systeme:
Zum Speichern/Exportieren von Inventor-Zeichnungen/-Modellen steht ebenfalls
eine Reihe von Formaten zur Verfügung.
Parasolid, CATIA V5, Pro/Engineer Granite/Neutral und SolidWorks
b) Export von Bauteilen und Baugruppen:
Inventor-Bauteile können in verschiedenen Formaten gespeichert werden, und zwar
als:
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Typ
Art
Anwendung
*.DWF
Vektor
3D, Internet, Browser, Viewer
*.BMP
Pixel
2D, Bilder
*.GIF
Pixel
2D, Bilder, Internet, Browser
*.IGES
Vektor
3D-Austauschformat, 3D-CAD-Programme,
Flächen und Volumen
*.JPEG
Pixel
2D, Bilder, Internet, Browser
*.JT
Vektor
und 3D-Austauschformat, 3D-CAD-Programme,
zusätzliche Da- 3D-Produktdaten, Internet, Browser,
ten
Office-Programme, PLM-Systeme
*.PNG
Pixel
*.SAT
Vektor,
Kernel
2D, Bilder, Internet, Browser
ACIS- 3D-Austauschformat