FAT - VDA

Transcrição

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SCHRIFTEN
REIHE NR. 140
Finite-ElementeBerechnung
mit 3D-CAD-Systemen
eine vergleichende
Untersuchung
FORSCHUNGSVEREINIGUNG
AUTOMOBILTECHNIK EV
RAT
Finite-Elemente-Berechnung
mit 3D-CAD-Systemen eine vergleichende Untersuchung
FAT AK27
Finite-Elemente-Berechnung im Automobilbau
Unterausschuß FEM im CAD-Umfeld
Juni 1997
Beteiligte Firmen:
IVECO Magirus AG
MAN Nutzfahrzeuge AG
Robert Bosch GmbH
Siemens AG
Voith Turbo GmbH & Co. KG
ZF Friedrichshafen AG
Sprecher:
Dr.-Ing. Klaus-Peter Schnelle,
Robert Bosch GmbH
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Vervielfältigungen, auch auszugsweise, nur
mit ausdrücklicher Genehmigung der FAT
AUTOMOBILTECHNIK EV
VORWORT
Seit längerem bemüht sich die FAT um Verbesserungen bei der Anwendung von Finite-Element-Methoden im Automobilbau. Zu diesem Zweck
haben die im FAT-Unterausschuß vertretenen Mitarbeiter der Mitgliedsfirmen die jetzt vorliegende vergleichende Analyse durchgeführt. In ihr sind
die Leistungsspektren verschiedener FEM-Module in CAD-Systemen übersichtlich dargestellt und eindeutig bewertet.
Die Studie kann als richtungsweisend für ähnliche Aufgabenstellungen angesehen werden. Den im Text namentlich genannten Bearbeitern soll an
dieser Stelle ausdrücklich gedankt werden.
Frankfurt am Main, im September 1997
FORSCHUNGSVEREINIGUNG AUTOMOBILTECHNIK E.V. (FAT)
AUTOMOBILTECHNIK EV
Finite-Elemente-Berechnung mit 3D-CAD-Systemen
n # I
FAT
* •
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1 Hintergrund:
Mechanische Erzeugnisse werden mehr und mehr mit Hilfe von 3D-CAD-Systemen entwickelt. Ein immer
größerer Anteil an Komponenten ist so komplex, daß eine optimierte Gestaltung die rechnerische Ermittlung von Spannungen, Verformungen und Schwingungen mit der Finite-Elemente-Methode erfordert. Die
Berechnung wird zu einem integralen Bestandteil des Entwicklungsprozesses. Die Anwendung dieses Verfahrens liegt damit in vielen Fällen nicht mehr in der Hand von Spezialisten, sondern bei Entwicklungsingenieuren und Konstrukteuren, insbesondere für den klassischen Fall der linearen Statik. Das Ausbildungsprofil von Ingenieuren umfaßt heute an fast allen Hochschulen die Grundlagen der Finite-ElementeMethode. Neue 3D-CAD-Systeme bieten zudem die Möglichkeit einer integrierten Finite-Elemente-Analyse.
Außerdem ist die Leistungsfähigkeit der Soft- und Hardware heute so hoch, daß auch größere Berechnungen auf Arbeitsplatzrechnern erfolgen können. Mit dem hier beschriebenen Benchmark sollte anhand eines
Beispiels untersucht werden, inwieweit ein Produktentwickler innerhalb seines 3D-CAD-Systems FiniteElemente-Berechnungen vornehmen kann. Neben der Qualität der Ergebnisse stand auch der Bedienungsaufwand im Mittelpunkt. Die vorliegende Untersuchung soll Hinweise zum Stand der Technik und zu
heutigen Möglichkeiten einer Finite-Elemente-Berechnung im Entwicklungsprozeß liefern.
2 Vorgehensweise:
Im FAT-Arbeitskreis 27 „Finite-Elemente-Berechnung im Automobilbau" wurde zur detaillierten Untersuchung dieser Thematik ein Unterausschuß „FEM im CAD-Umfeld" eingerichtet, in dem folgende Firmen
mitarbeiten:
IVECO Magirus AG,
MAN Nutzfahrzeuge AG,
Robert Bosch GmbH,
Siemens AG,
Voith Turbo GmbH & Co. KG,
ZF Friedrichshafen AG.
Die Adressen der Ansprechpartner sind in Anhang A zusammengestellt.
Die Arbeitsgruppe erstellte einen Anforderungskatalog für FEM-Module in 3D-CAD-Systemen und entwikkelte ein Benchmark-Modell (Bild 1) als Basis für den Systemvergleich. Es handelt sich um ein einzelnes
Volumenmodell mit typischen Formelementen wie Bohrungen, Nuten und Verrundungen. Zusätzlich enthält
das Modell Freiformgeometrie an einem Übergang von einer zylindrischen in eine ebene Fläche. Das Modell ist an einer Seite fest eingespannt und am freien Arm durch eine Kraft sowie in der großen Bohrung
durch einen Innendruck belastet. Es wurde linear-elastisches Materialverhalten angenommen (Aluminium).
Die Finite-Elemente-Analyse umfaßt die automatische Vernetzung des Bauteils, die Definition von Material,
Lasten und Randbedingungen und eine lineare Statik-Berechnung einschließlich der Auswertung von
Spannungen und Verformungen.
Bild 1: Benchmarkmodell für den Systemvergleich
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Anhand einer Prioritätenliste der beteiligten Firmen wurden die zu betrachtenden 3D-CAD-Systeme ausgewählt. Es sind dies die Systeme
Autodesk Mechanical Desktop (Fa. Autodesk),
CADDS (Fa. Computervision),
CATIA (Fa. IBM),
IDEAS (Fa. SDRC),
Pro/Engineer (Fa. PTC),
Unigraphics (Fa. EDS).
Adressen der Systemanbieter sind in Anhang B aufgeführt.
Die Arbeitsgruppe besuchte jeden Systemanbieter, stellte die Zielsetzung und das Benchmarkmodell vor
und verfolgte anschließend die Erstellung des CAD-Modells und die Finite-Elemente-Berechnung, die von
Vertretern der Systemanbieter vorgenommen wurden. Für jedes System stand ein Tag zur Verfügung, wovon ca. 1-2 Stunden auf die reine Geometrie-Modellierung entfielen.
Nach Abschluß der Testreihe wurden die Ergebnisse gesammelt und in einen allgemeinen, einen vergleichenden und einen systemspezifischen Teil gegliedert. Im allgemeinen Teil sind Erkenntnisse, die unabhängig vom spezifischen CAD-System entstanden, zusammengefaßt. Der zweite Teil sind Auswertungen in
Matrixform, soweit diese möglich und sinnvoll waren. Weitere Einzelheiten zu den jeweiligen Systemen sind
in der systemspezifischen Darstellung enthalten. Dort ist auch die Stellungnahme der Anbieter enthalten,
die diese nach Abschluß der Untersuchungen und Durchsicht einer ersten Berichtsversion abgeben konnten.
Die Ergebnisse liefern wertvolle Hinweise und Erkenntnisse, sind für eine Systemauswahl jedoch nur ein
Baustein. Aufgrund der beschränkten Kapazität konnte nur ein einziges Volumenmodell untersucht werden,
auch die Analyse ist nur ein Ausschnitt möglicher Berechnungen. So wurden z.B. keine Schalenmodelle
und keine Schwingungsanalysen betrachtet. Insbesondere bei der automatischen Vernetzung können die
Ergebnisse für weitere Volumenmodelle anders ausfallen. Dies ist bei der Interpretation der Ergebnisse zu
beachten.
3 Anforderungen an die FEM-Berechnung im 3D-CAD-System
In der Entwicklung mechanischer Erzeugnisse zeichnen sich folgende Tendenzen ab:
• Konstruktionen werden hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften bereits in der frühen Konstruktionsphase beurteilt; der Berechnungsumfang nimmt damit stark zu,
• das Ausbildungsprofil der Konstrukteure umfaßt Grundlagen und Anwendung der Finite-ElementeMethode,
• die Hardware ist so leistungsfähig, daß auch größere Berechnungen am Arbeitsplatzrechner möglich
sind,
• 3D-CAD-Systeme enthalten unter einer einheitlichen Oberfläche Module für Standard-Berechnungen,
• leistungsfähige Benutzeroberflächen der 3D-CAD-Systeme erlauben eine einfache graphisch-interaktive
Modellerstellung auch für die Simulation.
Alle diese Punkte zusammengenommen lassen es naheliegend erscheinen, typische und häufig wiederkehrende Standardberechungen von zentralen Berechungsabteilungen in die Konstruktionsabteilungen zu verlagern. Vorteile dieses Ansatzes sind:
• die Wege zwischen Konstruktion und Berechnung sind kurz, Bauteilwissen ist vorhanden, andere konstruktive Randbedingungen sind unmittelbar bekannt,
• die zentrale Berechnung wird von Standardfragen entlastet und kann vermehrt komplexe Berechnungen
und Methodenentwicklung durchführen,
• durch die Berechnung wird der Konstruktionsarbeitsplatz weiter aufgewertet und bietet den Mitarbeitern
bessere Entwicklungsperspektiven.
Dem stehen auch Nachteile gegenüber:
• Für Berechnungsaufgaben ist Erfahrung notwendig, die man nur sammeln kann, wenn man ständig
Berechnungen durchführt. Dies ist in Kontruktionsabteilungen oft nicht möglich.
• die Querinformation und der Erfahrungsaustausch zwischen dezentralen Berechnern ist schwierig,
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•
die laufende Betreuung und Fortbildung von dezentral arbeitenden Berechnungsingenieuren ist aufwendig.
Durch organisierte interne Treffen und Kontakte können diese Nachteile gemildert werden.
Folgende Punkte haben für eine sinnvolle Anwendung der Finite-Elemente-Methode direkt in der Entwicklungsabteilung Bedeutung:
• FEM- und CAD-System haben eine einheitliche Benutzeroberfläche,
• die Bedienungs-Menüs sind strukturiert und haben eine intuitive Benutzerführung,
• sinnvolle Voreinstellungen des Systems erleichtem den Zugang,
• Basis für Material, Lasten und Randbedingungen ist die Geometrie, nicht Elemente und Knoten,
• für die Berechnung unwichtige Details lassen sich einfach ausblenden, ohne sie zu löschen,
• die Netzgenerierung erfolgt automatisch und zuverlässig,
• die Rechenzeit für die FEM-Analyse ist möglichst niedrig,
• die Güte der Ergebnisse läßt sich einfach ermitteln und darstellen, so daß der Anwender einschätzen
kann, inwieweit zahlenmäßige Aussagen gültig sind.
• um eine gewünschte Ergebnisqualität zu erreichen, kann der Benutzer Einstellungen wie z.B. Netzfeinheit beeinflussen. Optimal ist, wenn die Software dies auf Wunsch automatisch durchführen kann.
• FEM-Definitionen bleiben bei Änderungen in der CAD-Geometrie erhalten bzw. werden assoziativ mitgeführt.
Diese Punkte bildeten die Grundlage für eine Bewertung der untersuchten Systeme. Ihre Wichtigkeit kann
fallweise unterschiedlich beurteilt werden.
4 Allgemeine Erkenntnisse
Probleme bereits bei der CAD-Modellierung
Nur bei vier der sechs betrachteten Systeme klappte die Geometrie-Modellierung auf Anhieb. Bei Autodesk
Mechanical Desktop und CADDS5 war insbesondere die Freiformfläche Quelle von Problemen. Sie ließ
sich gar nicht oder nicht genau nach den Vorgaben erzeugen. Für die FEM-Berechnung wurde bei Autodesk ersatzweise das Volumen ohne Freiformfläche vernetzt und berechnet, bei CADDS hat die Freiformfläche einen Längsknick. Die Vorgehensweise der Systemanbieter bei der CAD-Modellierung reichte von
einem sehr geometrisch orientierten Aufbau mit sukzessivem Verschneiden und Verschmelzen von Basisgeometrie (CATIA) bis zu einer vollständigen Beschreibung durch parametrische Skizzen und Features
(Pro/Engineer). Das Ausblenden der nicht benötigten Verrundung verlief meist problemlos, insbesondere,
wenn sie relativ spät erzeugt wurde. Bei Autodesk Mechanical Desktop und CADDS5 konnte die Rundung
nicht ausgeblendet werden. Auch eine nachträgliche Umordnung der Features bei CADDS5 scheiterte.
Autodesk Mechanical Desktop verfügte in der getesteten Version nicht über diese Funktionalität. Über die
errechnete Masse der Volumenmodelle erfolgte eine erste Prüfung (siehe Tabelle 1). Bedingt durch die
Freiformfläche differieren die Massen der Bauteile leicht.
System
Autodesk Mechanical Desktop
CADDS5
CATIA
I-DEAS
Pro/Engineer
Unigraphics
Aus Volumenmodell berechnete Masse [g]
1238r
1233'
1230
1260
1237
1238
Autodesk konnte das Volumenmodell erst in der Nachfolgeversion V1.2. korrekt erzeugen, Masse wurde nachgeliefert,
bei CADDS5 entsprach die Freiformfläche nicht der Spezifikation (Längsknick)
Tabelle 1: Vergleich der berechneten Massen.
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Automatische Vernetzung nicht stabil
Die automatische Vernetzung der CAD-Geometrie war auf Anhieb nur in vier Fällen erfolgreich. Bei CADDS
und Pro/Engineer scheiterte die Vernetzung des ersten Modells. Für einen nicht sehr versierten Anwender
gibt es keine unmittelbare Abhilfe, da gute Möglichkeiten zur Diagnose, Eingrenzung und Behebung des
Problems fehlen. Die unzureichenden Fehlermeldungen, die unten angesprochen werden, sind hier ein
großes Problem. Für die Praxis in einer Konstruktionsabteilung ist eine Abhilfe, bei der ein Spezialist intuitiv
richtig die Freiformfläche splittet und es danach problemlos funktioniert (Pro/Engineer), nur sehr eingeschränkt brauchbar. Bei CADDS5 konnte während des Besuchstages überhaupt keine Vernetzung durchgeführt werden, jede probierte Einstellung der Parameter scheiterte. Daher wurde nur ein Teilmodell
(rechter Arm mit Platte) vernetzt.
Unbrauchbare Default-Einstellungen
In keinem einzigen Fall waren die Voreinstellungen (Defaults) der Systeme vollständig brauchbar. So werden z.B. bei CADDS5, CATIA und Unigraphics defaultmäßig lineare Tetraederelemente verwendet, die in
der Berechnung viel zu niedrige Bauteilspannungen ergeben (Details siehe unten). Offenbar sind diese
Systeme eher auf kleine Gleichungssysteme und damit kurze Rechenzeiten als auf genaue Ergebnisse
ausgelegt. Das FEM-Modul Design Space in Autodesk Mechanical Desktop erzeugte zwar parabolische
Tetraeder, aber für alle Vorgaben des Benutzers (nicht nur in der Default-Einstellung) ein viel zu grobes
Netz. Bei I-DEAS funktioniert die Vernetzung nur, wenn die Einstellung „mesh improvement" gewählt wird.
Das dann erzeugte Netz war für die Berechnung wegen verzerrter Elemente jedoch immer noch unbrauchbar, so daß noch „tetra fix" aktiviert werden mußte. Offen bleibt, warum diese unerläßlichen Einstellungen
nicht gleich als Default vorgegeben werden. Positive Ausnahme war hier Pro/Engineer, dessen FEM-Modul
Pro/Mechanica die p-Methode verwendet, bei der durch automatische Anpassung des Polynomgrades gute
Modellgenauigkeit bereits mit den Default-Vorgaben erreicht wurde. Leider scheiterte hier im ersten Versuch die automatische Vernetzung.
Unzureichende Fehlermeldungen
Fehler, die bei der Vernetzung oder Berechnung auftreten, werden dem Benutzer nur in unvollkommener
Weise gemeldet. Teilweise ist detektivischer Spürsinn beim Auffinden passender Log-Files und bei der
Interpretation von Meldungen wie „could not create elements on all of the selected geometry"
(Pro/Engineer) gefragt. Diese Erkenntnis zog sich quer durch alle untersuchten Systeme. Offensichtlich
wird das Auftreten von Fehlern seitens der Systementwickler beharrlich ignoriert. Das Fehlerhandling muß
in der Softwareentwicklung einen erheblich höheren Stellenwert erhalten.
Keine optimale Stabilität der Systeme
Mehrfach traten Abstürze der Systeme auf, in einem Fall (I-DEAS) ließ sich nicht einmal eine zwischengespeicherte Modellversion weiter bearbeiten und die Arbeit mußte vollkommen neu begonnen werden.
Kein einheitliches Bild beim Bedienungskomfort
Das Thema Bedienungskomfort gibt immer Anlaß zu Diskussionen, da hier subjektive Eindrücke eine wesentliche Rolle spielen. Auch in der Arbeitsgruppe wurde diese Thematik lange diskutiert. Die unterschiedlichen Menüstrukturen wie „pop up", „pull down", Icons oder Befehlszeilen lassen sich nicht objektiv vergleichen. Der persönliche Erfahrungshintergrund und Vorlieben der Anwender sind hier zu unterschiedlich.
Einen gewissen grundsätzlichen Vorteil hat hier lediglich Autodesk Mechanical Desktop, das die WindowsGestaltungsrichtlinien einhält und damit im Windows-Umfeld eine relativ intuitive Bedienung erlaubt. Nicht
akzeptiert wurde von den meisten Mitgliedern, wenn Anwender für Standardaufgaben wie die Darstellung
der von-Mises-Spannung zahlreiche verkettete Menüs durchlaufen müssen (I-DEAS). Völlig unakzeptabel
ist es, wenn die Antwortzeiten für einfache interaktive Operationen wie das Drehen eines vernetzten Mo-
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dells oder das Löschen von Elementen mehrere Minuten betragen und den gesamten Arbeitsspeicher des
Rechners beanspruchen (Unigraphics).
5 Vergleich der Systeme
5.1 Verwendete Hardware
Die beim Benchmark verwendete Hardware konnte von den Systemanbietern frei vorgegeben werden.
Wenn man davon ausgeht, daß die Anbieter sinnvolle Hardware einsetzen, ist dies gleichzeitig ein Hinweis
auf eine für das jeweilige System gut geeignete Konfiguration. Auffallend waren erhebliche Unterschiede,
speziell bei der Ausstattung der Maschinen mit Arbeitsspeicher. Der direkte Vergleich von Rechenzeiten
wird durch diese sehr unterschiedliche Ausstattung erheblich erschwert.
System
CPU
Memory
[MB]
Grafik
Betriebssystem
Pentium Pro 200
128
ELSA Gloria 8MB
Windows NT 4.0
CADDS5
HPC110
512
Visualize 24
HP-UX 9.07
CATIA
IBM 3AT
128
GT4xi
AIX 4.1.4
I-DEAS
SGI R10000
256
High Impact
IRIX6.2
Pro/Engineer
SGI R10000
640
Maximum Impact
IRIX 6.2
Unigraphics
SGI R4400
128
Maximum Impact
IRIX5.3
Tabelle 2: Verwendete Hardware.
5.2 Erste Berechnung
Die erste Berechnung erfolgte mit den Defautt-Einstellungen der Systeme, speziell hinsichtlich Elementtyp
und Netzfeinheit. Ausnahme ist I-DEAS, wo die Berechnung nur nach Änderung der Einstellungen zu „mesh
improvement" und „tetra fix" durchgeführt werden konnte. In Tabelle 3 sind Daten zu den so erhaltenen
Netzen und Ergebnissen zusammengestellt, in Bild 2 sind die erzeugten FEM-Netze zum Vergleich dargestellt. Die maximale Vergleichsspannung bezieht sich auf die Ausrundung am unteren Ende des freien
Arms. Nur Pro/Engineer lieferte in der ersten Berechnung das vorab mit einem sehr detaillierten ABAQUSModell ermittelte erwartete Ergebnis. Die anderen Systeme lieferten zum Teil weniger als 50 % dieses
Wertes. Daß mit solchen Ergebnissen keine Aussagen zu Bauteilversagen möglich sind, versteht sich von
selbst. CATIA lieferte in der ersten Rechnung eine maximale Spannung von 156 N/mm2, allerdings an der
großen Querbohrung. Am Ort des wirklichen Spannungsmaximums (Ausrundung am Arm) betrug der Wert
nur 130 N/mm2.
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System
Anzahl der
Elemente
(Tetraeder)
Anzahl der
Knoten
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max. Vergleichsspannung (v.Mises)
[N/mm2]
erwartetes Ergebnis
CPU-Zeit
(Hardware s.o.)
[s]
280
3294
186
240 5
8494'
2221
165
112
CATIA
3924
1275
130
,44 6
I-DEAS
5434 2
10055
209
75
4
277
438
Autodesk Mechanical
Desktop
1610
CADDS
u
3
Pro/Engineer
908
Unigraphics
13580
8200
3681
reduziertes Modell, siehe Bild 2
parabolische Tetraeder
p-Elemente
Anzahl der p-Element-Gleichungen / 3 (äquivalent zur h-Element-Knotenanzahl)
elapsed time statt CPU-time
inklusive Vernetzung
Tabelle 3: Daten der ersten Vernetzung und Berechnung.
149
6
250
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CADDS5,
Stresslab
Autodesk,
Design Space
I-DEAS Master Series
X
CATIA,
GPS
Pro/Engineer,
Pro/Mechanica
Bild 2! Mit den Defaultwerten der Systeme erzeugte FEM-Netze für erste Berechnung.
Unigraphics,
GFEM+
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5.3 Berechnung mit dem „besten Netz"
Nach der ersten Rechnung (s.o.) wurde das FEM-Modell verfeinert. Ziel war, verläßliche Ergebnisse zu
erhalten. Hierzu wurden in den verschiedenen Systeme folgende Schritte unternommen:
• bei Autodesk wurde die Voreinstellung mit „Schieberegler* auf „feine Vernetzung" umgestellt,
• bei CADDS5 wurden parabolische statt linearer Tetraeder verwendet,
• bei CATIA wurde auf Basis der ersten Rechnung eine adapfrve Verfeinerung des Netzes durchgeführt,
die an den Stellen mit großen Spannungsgradienten zu einem sehr feinen Netz führte, außerdem wurden parabolische Tetraeder verwendet,
• bei I-DEAS wurde eine größere Netzfeinheit gewählt („Erfahrungswert"),
• bei Unigraphics wurden parabolische Tetraeder selektiert und ähnlich wie bei I-DEAS das Netz durch
Ändern eines „small feature factor" verfeinert.
System
Anzahl der Ele- Anzahl der Knomente (Tetraeder)
ten
max. Vergleichsspannung (Mises)
[N/mm2]
CPU-Zeit
[s]
280
erwartetes Ergebnis
Autodesk Mechanical
Desktop
2104
IJ
4526
228 7
305 s
CADDS5
8490
w
12070
275
2081
CATIA
18579 2
29510
288
607 6
I-DEAS
23854 2
37208
292
4425 8
Pro/Engineer
908 3
8200 4
277
438 6
Unigraphics
15194 2
26335
272
8300
' reduziertes Modell, siehe Bild 4
parabolische Tetraeder
p-Elemente
4
Anzahl der p-Element-Gleichungen / 3 (äquivalent zur h-Element-Knotenanzahl)
elapsed time statt CPU-time
inklusive Vernetzung
Ergebnis der ersten Rechnung, Anmerkung s.u.
* andere Hardware mit 384 MB RAM
Tabelle 4: Daten der Vernetzung und Berechnung mit dem „besten Netz".
Nach diesen Verbesserungen liegen die Berechnungsergebnisse deutlich näher am erwarteten Wert von
280 N/mm2. Lediglich bei Autodesk Mechanical Desktop (FEM-Modul Design Space) verbleibt eine größere
Abweichung. Dieses Modul dient nach Aussage der Anbieter vorrangig dazu, einen Anhaltspunkt zu liefern,
wo die größte Spannung liegt. Zahlenmäßige Auswertungen sind zwar möglich, aber seien nicht Schwerpunkt des Programmes. Dennoch bleibt die Gefahr, daß - einmal eingeführt - auch diese Software zu vollständigen FEM-Analysen herangezogen wird. Dann wird ein Effekt, dessen Auftreten bislang auch vom
Anbieter nicht erklärt werden konnte, besonders problematisch: Design Space lieferte für eine mehrfach
nacheinander ausgeführte identische Rechnung mehrere unterschiedliche Ergebnisse (Streuung 220 ... 280
N/mm2). Bild 3 stellt die Ergebnisse der Rechnungen zusammen, die erzeugten FEM-Netze sind wie oben
in Bild 4 zusammengestellt.
Das Pro/E-Ergebnis wurde durch die Wahl des zweiten Berechnungsverfahrens „multi-pass-adaptive" validiert. Diese Option ist mit der Auswahl eines anderen Solvers vergleichbar. Das bei dieser Rechnung er-
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zeugte Netz hatte 918 Elemente. Das System hatte 65280 Gleichungen zu lösen, was einer Knotenanzahl
von 21760 bei h-Elemeten entspricht. Die maximale von-Mises-Spannung beträgt dabei 281 N/mm2.
300
250
200
150
• 1. Rechnung
E3 "bestes Netz"
ir ii
ii II
100
n II ii iii
50
0
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8
1
2
O)
Bild 3: Zusammenstellung der Ergebnisse der Rechnung mit den Defaultwerten und dem „besten Netz".
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CADDS5,
Stresslab
Autodesk,
Design Space
CATIA, GPS
Pro/Engineer,
Unigraphics, GFEM+
Pro/Mechanica
Bild 4: Nach Änderung von Systemparametern erzeugte FEM-Netze („bestes Netz").
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5.4 Zusammenfassende Bewertung der Leistungsfähigkeit
In Tabelle 5 ist eine Bewertung der Systeme nach verschiedenen Kriterien zusammengestellt. Sie basiert
auf der Auswertung der Besuchsprotokolle und Diskussion in der Arbeitsgruppe. Auf eine Rangliste wurde
bewußt verzichtet, da erstens nur ein einziges Modell untersucht wurde und zweitens die Gewichtung der
einzelnen Kriterien je nach Anwendung variieren kann. Die Zusammenstellung soll vorrangig Anhaltspunkte
für einen Vergleich der Systeme untereinander liefern.
Geometrieerstellung mit FeatureUnterdrückung
Definition von Lasten, Randbedingungen,
Material
Netz auf Anhieb erstellt ?
Aufwand für Aufbereitung, bis erfolgreiche Rechnung möglich
Ergebnisgüte erste Rechnung
Steuerungsmöglichkeiten der Vernetzung
Autodesk
Mechanical
Desktop,
DesignSpace
CADDS5,
Stresslab
CATIA,
GPS
I-DEAS
—
—
+
+
+
+
0
0
0
0
0
0
|a
kein
nein
hoch
kein
ia
genng
ia
kein
schlecht
schlecht
schlecht
mäßig
nein
genng,
trickreich
sehr gut
schlecht
—
+
+
0
+
sehr hoch
gering
genng
keiner
genng
+
—
0
0
0
0
0
+
+
+
+
+
0
0
über Pro/Mesh
kann ein hNetz erzeugt
werden
Sensitivitätsanalysen,
Optimierung
0
—
Aufwand bis zu .konvergenten" Ergebnis- entfällt, da
nicht möglich
sen
Benutzerführung (FEM-Modul)
Möglichkeiten der Ergebnisdarstellung
(einschließlich Fehlerabschätzung)
Schnittstellen zu externen FEMProgrammen (z.B. ABAQUS, ANSYS)
ja
Pro/Engineer, Unigraphics,
Pro/Mechanica
GFEM+
0
nur binär zu
ANSYS
Untersuchte Zusatzfunktionalität
Tabelle 5: Bewertung der Systeme nach Einzelkriterien
6 Fazit
Standard-FEM-Berechnungen wie im hier untersuchten Beispiel können mit den meisten Systemen erfolgreich bewältigt werden. Damit ist die Grundvoraussetzung für den erfolgreichen Einsatz dieser Werkzeuge
vor Ort in der Erzeugnisentwicklung gegeben. Den in Abschnitt 3 beschriebenen Anforderungen werden die
untersuchten Systeme jedoch nur teilweise gerecht. Der Aufwand für das Erlernen und Beherrschen der
Benutzerführung ist relativ hoch. Außerdem gibt es zwei grundsätzliche Fehlerquellen: Fehler in der Modellierung und Fehler in der Software. Modellierungsfehler wie falsche Definition von Lasten, Material und
Randbedingungen oder zu grobe Vernetzung führen zu falschen Ergebnissen, die meist nur von FEMFachleuten erkannt werden. Der Benchmark zeigte, daß relativ häufig Fehler innerhalb der FEMSoftwareanwendung vorkommen (z.B. gescheiterte Vernetzung, verzerrte Elemente, zu wenig Speicher
oder Festplatte), und diese ebenfalls Unterstützung durch versierte Experten erfordern (z.T. wegen mangelhafter Fehlermeldungen). Aus diesem Grund und wegen der unten zusammengefaßten Unzulänglichkeiten ist die fallweise Bedienung „nebenher" durch jeden Konstrukteur nicht sinnvoll. Sehr erfolgreich kann
die FEM-Anwendung innerhalb der Konstruktion jedoch dann sein, wenn:
• typische häufig in ähnlicher Form wiederkehrende Standard-Berechnungen vorliegen,
• die FEM-Anwender sorgfältig ausgewählt und gut eingearbeitet werden,
• sowie bei der laufenden Arbeit gut unterstützt werden, z.B. durch eine zentrale Berechnungsabteilung,
die dann auch komplexere Berechnungen ausführen kann.
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Aus der Untersuchung ergeben sich folgende Anregungen an die Systemanbieter bzw. -entwicker:
• bessere Default-Werte vorgeben, insbesondere parabolische Tetraeder und eine hinreichende Netzfeinheit.
• Fehlermeldungen ausführlich, verständlich und mit Hinweisen zu typischen Problemlösungen gestalten.
Auch offensichtliche Benutzerfehler wie fehlende Randbedingungen, unsinnige Lasten und Materialien
erkennen und unmittelbar melden (nicht erst durch Abbruch der Berechnung).
• für zukünftige Software-Releases statt viel neuer Funktionalität lieber eine bessere Benutzerführung
entwerfen. Anregungen hierzu:
• strukturierte Menüs, die sich an den üblichen Schritten der FEM-Anwendung orientieren,
• prägnante Hilfetexte,
• Rückmeldungen, was das Programm gerade macht und wie lange voraussichtlich eine Vernetzung/Berechnung noch dauern wird,
• Konfigurierbare Menüs (Anfänger, Standard, Spezialist),
• Anlehnung an Konventionen und Standards, z.B. wie bei Windows.
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7 Darstellung der Einzelsysteme
7.1 Autodesk Mechanical Desktop, Design Space
7.1.1 CAD-Modellierung und FEM-Preprocessing
Die Geometrieerstellung mit der Vers. 1.1 von Autodesk Mechanical Desktop konnte in akzeptablem
Zeitrahmen ausgeführt werden, wobei die Erzeugung des Volumenteils mit der Freiformfläche trotz mehrerer Versuche nicht gelang. Auch bei der Gestaltung komplexerer Verrundungen zeigte das System noch
Schwächen. Nachteilig wirkten sich ebenfalls die fehlenden Möglichkeiten des Umsortierens von Konstruktionsschritten und der Unterdrückung von für die FEM-Berechnung nicht relevanten Features aus.
Das Software-Paket Design Space ist in Autodesk Mechanical Desktop integriert und benutzt ausschließlich
den iterativen Ansys-Solver mit TET1O-Elementen. Die Entwicklung des Systems wurde von vorn herein
nicht als Analysetool für den Berechnungsspezialisten sondern als 'Entscheidungshilfe für den Konstrukteur1
ausgerichtet.
Belastungen und Randbedingungen können direkt auf die Geometrie aufgegeben werden. Die Steuerung
der Netzfeinheit ist nur global und in engen Grenzen möglich. Informationen über die Größe der FEMStruktur mit Knoten- und Elementanzahl sind nicht zugänglich. Dafür kann die erzeugte Datenbasis mit
einer Vollversion von Ansys eingelesen werden, um weitergehende Analysen auszuführen. Die Materialeigenschaften sind einer Datenbank zu entnehmen. Netz und Geometrie sind nicht assoziativ.
Bild 5: Benchmarkmodell in Autodesk Mechanical Desktop (mit Version 1.2 ergänzt und nachgeliefert)
7.1.2 Berechnung und Postprocessing
Das System Design Space bietet die Möglichkeit, lineare statische Bauteil-Beanspruchungen oder die ersten 6 Bauteil-Eigenfrequenzen und -Eigenformen zu ermitteln.
Die FEM-Analysen konnten infolge der Modellierungsprobleme mit der Freiformfläche nur an einem Teilmodell ausgeführt werden. Die Rechenzeiten betrugen 4 bis 5 Minuten, je nach Vorgabe ob 'feine' oder
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'grobe' Vernetzung erwünscht wurde, wobei die Modellgröße, ermittelt aus der in Ansys eingelesenen binären Datenbasis, zwischen 3000 und 5000 Knoten schwankte.
Das Postprocessing erlaubt die Darstellung von Spannungen (Normal-, Schub-, v. Mises Spannung) als
Fringeplots auf die unverformte sowie auf die verformte Struktur. Die Farbskala wird automatisch mittels
der berechneten minVmax. Werte erzeugt. Es lassen sich auch mehrere nacheinander berechnete Lastfälle
in einem Window darstellen. Auf Grund der eingeschränkten Möglichkeiten zur Steuerung der Netzfeinheit
und der Vorgabe der Analysegenauigkeit ist eine numerische Auswertung der Spannungen hinsichtlich
Bauteilsicherheit nicht möglich. Die berechneten v. Mises Maximalspannungen lagen zwischen 180 und
230 N/mm2 und damit wegen der relativ groben Vernetzungen viel zu niedrig. Die Zone maximaler und minimaler Spannung ließ sich durch einen roten bzw. blauen Punkt am FEM-Modell lokalisieren. Eine Fehlerabschätzung der Analysegenauigkeit mit graphischer Auswertung wäre eine wünschenswerte Ergänzung
des Systems.
Bild 6: Autodesk - Space Design Ergebnis bei feiner Vernetzung (v. Mises Vergleichsspannungen in MPa
auf verformter Struktur)
Wichtigste Stärken:
•
•
Netzerstellung problemlos, schnelle Ergebnisse
Windows-konforme Oberfläche
Wichtigste Schwächen:
immer zu grobes Netz, genaue Ergebnisse nicht erzielbar, nur qualitative Aussagen möglich
Schwächen in der CAD-Modellierung (Freiformfläche, Verrundungen)
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Stellungnahme des Anbieters:
Der Bericht ist aus unserer Sicht fair, wofür wir uns bedanken. Wir haben keine inhaltlichen Änderungen
anzubringen.
Wir möchten aber darauf hinweisen, daß wir mit dem MSC/InCheck für Mechanical Desktop eine weitere
integrierte FEM-Applikation anbieten können. Wir würden uns sehr freuen, wenn Sie bei einem Update
Ihres Berichts dieses Produkt testen könnten. Bis zu diesem Zeitpunkt wird Mechanical Desktop auf dem
ACIS-Kem Version 3.0 basieren, wodurch gewisse Defizite im Bereich der geometrischen Modellierung
behoben sein werden, so werden komplexere Verrundungen und z.B. Feature Reordering möglich sein.
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7.2 CADDS5, Stresslab
Abgesehen von Problemen bei der Generierung der Freiformfläche stellten sich keine Schwierigkeiten bei
der Erstellung der Geometrie ein. Als Besonderheit fiel auf, daß bei Eingabeaufforderungen immer ein Taschenrechner eingeblendet wird. Das ist vorteilhaft, wenn noch irgendwelche Maße zu berechnen sind. Der
teilweise Zwang zu dieser Eingabeform wurde jedoch als sehr gewöhnungsbedürftig empfunden. Auch, daß
Schnitte immer in negative z-Richtung auszuführen sind, erfordert besondere Aufmerksamkeit. Eine
Umordnung oder Unterdrückung von (nicht FE-relevanten) Features war beim vorliegenden Modell nicht
möglich bzw. nicht erfolgreich.
Der integrierte FE-Teil (StressLab) ist in der Benutzeroberfläche angepaßt, erfordert aber für die Steuerung
Space Ball, Space Mouse oder Drehknöpfe. Lasten und Randbedingungen können wahlweise auf die
Geometrie oder auf Knoten aufgebracht werden. CAD- und FEM-Modell sind assoziativ. Die Materialdaten
werden aber nicht vom CAD-Modell übernommen.
Mit den Defaulteinstellungen (lineare Tetraeder) konnte kein Netz erzeugt werden. Die Netzfeinheit kann
manuell eingestellt werden, aber auch mit kleineren Elementlängen gelang während des Besuchstages
keine vollständige Vernetzung. Aus diesem Grund wurde das in Bild 2 und 4 gezeigte Teilmodell erstellt.
Das hier dargestellte Komplettmodell wurde von CV nachgereicht. Die Netzfeinheit orientiert sich nicht ausreichend am Bedarf. So sind viele Strukturbereiche unnötig fein diskretisiert, während an kritischen Stellen
(kleine Radien, große Krümmungen, etc.) verhältnismäßig große Elemente generiert werden.
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Bild 6: Schattierte Darstellung mit Netz bei linearen Tetraedern
StressLab ermöglicht die Lösung linear statischer und linear dynamischer Probleme.
Die Berechnung mit vollständigem Netz und linearen Tetraedern zeigt die Spannungsverteilung korrekt an,
die berechneten Werte sind aber erwartungsgemäß viel zu gering (Bild 7). Erst am Detailmodell mit parabolischen Tetraedern wird mit einer maximalen von-Mises-Spannung von 275 N/mm2 der Referenzwert (280
N/mm2) annähernd erreicht. Der Zeitbedarf für Vernetzung und Berechnung ist eher groß.
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Beim Postprocessing wird sofort eine Animation gestartet, die die von-Mises-Spannungen als Contourplot
über der Verformung darstellt. Die Animation kann an geeigneter Stelle gestoppt werden. Das Auffinden der
höchstbeanspruchten Elemente mK maximalen Spannungen ist umständlich. Weitere Darstellungsmöglichkeiten einschließlich XY-Plots sind möglich.
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Bild 7: Gesamtmodell mit von-Mises-Spannungen bei linearen Tetraedern
•
Animation im Postprocessing liefert anschaulichen ersten Eindruck über das Bauteilverhalten.
•
•
Modell war während des Benchmarks nicht vollständig erstellbar,
gewöhnungsbedürftige Benutzeroberfläche.
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Finite-Eiemente-Berechnung mit 3D-CAD-Systemen
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7.3 CATIA, GPS
Für den Benchmarktest wurde von IBM das Modul GPS (Generative Part Stress-Analysis) eingesetzt. Dieses Modul bietet eine Auswahl der verfügbaren FEM-Funktionalitäten speziell für die konstruktionsnahe
Berechnung (für den gut eingewiesenen Konstrukteur geeignet).
Die CAD-Modellierung verlief sehr gut und war, auf das Problem angepaßt, eher geometrisch orientiert.
Das Ausblenden (Inaktivieren) von Features läuft problemlos, zieht jedoch einen Update der kompletten
Geometrie nach sich. Die Lasten und Randbedingungen können auf der Geometrie aufgebracht werden,
das Material muß jedoch neu definiert werden. Mit GPS wird die Vernetzung als erster Schritt der Berechnung ausgeführt, das Netz ist also erst nach der Berechnung sichtbar. Die Vernetzung mit den DefaultEinstellungen war auf Anhieb erfolgreich. Es gibt hierbei gute Steuerungsmöglichkeiten. Das Übergehen
von kleine Geometrieelementen liefert ein gutes Netz ohne allzu spitze Elemente. Die adaptive Vernetzung
funktioniert sehr gut.
Eine nachträgliche Definition und Variation geometrischer Parameter ist möglich aber relativ aufwendig.
Eine Optimierung war mit FR7 nicht möglich (ist bei FR8 verfügbar), es wurden jedoch Parameterstudien
durchgeführt.
Bild 7: Benchmarkmodell in CATIA
Mit CATIA-FEM (ELFINI-Solver) können folgende lineare Berechnungen durchgeführt werden: Statik; Dynamik; Beulanalyse, Knickberechnungen; Parameterstudien. Es sind vielfältige FE-Schnittstellen vorhanden. Die Fehlerabschätzung funktioniert gut und dient auch als Basis für eine adaptive Vernetzung. Im
Rahmen des Benchmarks wurden folgende Berechnungsläufe durchgeführt:
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Default-Netz mit TET4-Elementen
Default-Netz mit TET1O-Elementen (kann auch voreingestellt werden)
Netz mit globaler und lokaler Elementgröße (Geometriebezogen)
Netz mit adaptiver Netzverfeinerung unter Vorgabe eines max. Fehlers von 1 %
Sensitivitätsstudien (Variation einzellner Parameter)
Als sehr positiv ist die kurze Berechnungsdauer hervorzuheben. Die Ergebnisse können auf vielfältige Art
dargestellt werden, auch als Animation. Weiterhin fanden die Menüs und die Benutzeroberfläche positiven
Anklang. Als Schwachstelle ist das schlechte Defaultergebniss auch mit TET1O-Elementen anzuführen.
Bild 8: CATIA-Ergebnis mit adaptiver Vernetzung
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•
•
sehr schnell
adaptive Verfeinerung des FE-Netzes
gute Benutzerführung
•
schlechtes Default Ergebnis
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1. Einsatzgebiete des CATIA Produktes "Generative Part Stress (GPS)"
GPS ist das erste CATIA Programm aus einer Reihe generativer Analyseprogramme. "Generativ" bedeutet,
daß Konstrukteure mechanische Eigenschaften des Teils definieren, schnell Ergebnisse erhalten und ihre
Konstruktionsarbeit sofort fortsetzen können.
2. Besondere Merkmale von GPS
GPS wurde speziell für Konstrukteure und für die Arbeit in ihrer Konstruktionsumgebung entwickelt und ist
somit keine "abgespeckte" Version eines komplizierten FE-Programms für Spezialisten. Dementsprechend
sind folgende Designziele verwirklicht:
a) Einfache Bedienung durch mechanisch orientierte Dialoge, speziell für Konstrukteure
b) Schneller Analyseprozeß (Definition des Netzes, Berechnung, Darstellung der Ergebnisse) und geringe
Anforderungen an die Hardware (kein FE-System!).
c) Qualität und Genauigkeit werden vom Konstrukteur seinen Anforderungen entsprechend auf einfache
Art festgelegt. Die zugrundeliegende FE-Technologie ist bewährt.
d) Anpassungsfähigkeit durch Default-Werte, die vom Administrator oder interaktiv vom Konstrukteur geändert werden können.
3. Bemerkungen zum vorliegenden Vergleich und Ausblick
Die im Test verwendeten Default-Werte (lineare Tetraeder) weichen von den Default-Werten bei Auslieferung der Software (parabolische Tetraeder) ab. Mit den Default-Werten für parabolische Tetraeder wird
eine Belastung von 234 N/mm2 ermittelt, die benötigte Zeit erhöht sich. Die eingesetzte Hardware
(Prozessorleistung, Hauptspeicher) war deutlich geringer ausgelegt als bei den meisten anderen Systeme.
Die aktuelle CATIA Version 4.1.8 ermöglicht zusätzlich die automatische Optimierung von Teilen und "Was
wäre wenn" Analysen (GPO: Generative Part Optimization). Außerdem ist jetzt ein computer-basierendes
Trainingsprogramm verfügbar. Des weiteren ist geplant, ein Programm zur Ermittlung der Eigenfrequenzen
zur Verfügung zu stellen.
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7.4 I-DEAS Master Series 4
7.4.1 CAD-Modellierung und FE-Preprocessing
Bei der CAD-Modellierung traten bis kurz vor Fertigstellung keine Probleme auf. Alle Features
(Freiformfäche, Verrundungen, Referenzgeometrie) konnten auf Anhieb richtig erstellt werden. Skizziert
wurde meist direkt auf der vorhandenen Geometrie oder auf der Workplane, aber auch das Skizzieren und
Bemaßen ausgehend von Hilfs- (Referenzgeometrie) wurde - zur Erstellung des schrägen Zylinders - eingesetzt. Die Unterdrückung von nicht FE-relevanten Features ist einfach durch Anselektieren im Modell
oder im History-Tree möglich.
Als letztes Feature wollte der Bearbeiter die Längsnut erzeugen. Beim Skizzieren wurde das Maß zur Plazierung in Querrichtung als redundant angezeigt. Zu diesem Zeitpunkt war die Datenbasis des Modells bereits beschädigt. Das Erzeugen der Nut war nicht mehr möglich, ebensowenig eine andere Weiterbearbeitung des Modells. Auch das Laden des letzten abgespeicherten Modellstandes half nicht; das Bauteil mußte
neu erstellt werden.
Randbedingungen können sowohl geometriebasierend als auch knotenbasierend aufgebracht werden. Dazu ist es möglich, die Oberflächen aufzuteilen, um nur auf Teilstücke Lasten, Auflager und dergleichen aufzubringen. Eine Aufteilung des Volumens ist ebenfalls möglich, sie wird vor allem zur Steuerung der Vernetzung eingesetzt. Die Möglichkeiten der Vernetzungssteuerung darüberhinaus sind vielfältig (lineare parabolische, globale und lokale Elementgröße, automatische Qualitätsverbesserung des Netzes nach
eigenen Vorgaben, identische Vernetzung gleicher Oberflächen).
An diesem Bauteil wurde bis auf die automatische Netzqualitätsverbesserung mit den voreingestellten
Werten gearbeitet. Die Qualitätsverbesserung ist per Voreinstellung deaktiviert und wurde vom Bearbeiter
eingeschaltet, die Kriterien zur Steuerung dieser Verbesserung wurden beibehalten. Das Netz wurde auf
Anhieb in kurzer Zeit erstellt. Es ist assoziativ zur Geometrie. Der voreingestellte Elementtyp sind parabolische TET1O-Elemente.
Bild 11: CAD-Modell in l-DEASMaster Series 4.
Es bestehen folgene Berechnungsmöglichkeiten: Statik (linear und nichtlinear, einschließt. Kontakt), Dynamik (Eigenwerte), Wärmeübergang.
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Im ersten Rechenlauf wurde ein zu schlechtes Element entdeckt, die Berechnung wurde abgebrochen. Das
Element wurde korrigiert, danach waren in kurzer Zeit erste Ergebnisse da (209 N/mm2 v. Mises-Spannung
am Fuß des schrägen Zylinders). Zur Korrektur schlechter Elemente kann man - neben der Korrektur von
Hand - unterschiedliche Algorithmen auswählen.
Eine weitere Rechnung mit einer an der kritischen Stelle vorgegebenen Netzfeinheit lieferte 274 N/mm 2 .
Diese Rechnung wurde später nachgeholt, da die Rechnung im Benchmark wegen zu wenig Plattenplatz
abbrach.
Die Darstellungsmöglichkeiten des Postprocessings sind:
•
line-, fringe-, contour-plots in stepped oder smooth-Darstellung auf verformter oder unverformter
Geometrie, Pfeildarstellung (z.B. für Hauptspannungsrichtungen); alles auch animiert,
•
xy-Plots (auch 3D-Graphen),
•
Beliebige Einrichtung der Farbskala und der Auswertebereiche,
•
Datenauswertung in beliebigen Koordinatensystemen,
•
Linearkombination von Ergebnissen möglich,
•
Generierung von neuen Datasets für die Auswertung: z.B. Fehlerabschätzung, Ergebnisgradienten
Bild 12: Berechnungsergebnisse in I-DEAS Master Series 4 (erstes Netz).
•
•
mächtiges Paket, umfangreiche Möglichkeiten,
vielfältige Schnittstellen zu anderen FEM-Programmen.
•
•
•
bestimmte Lasten nur auf Knoten, nicht auf Geometrie aufzubringen,
für FEM-Einzelplatz aufwendiges Datenmanagement (Team Data Manager),
Bedienungskonzept in der Arbeitsgruppe umstritten (umfangreiche Möglichkeiten, aber viele Pop-UpMenüs, viele Benutzerschritte im Postprozessing).
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Pre-Processing:
Die Aufgabenstellung des Anbringens einer Kraft auf einer Räche in Form eines Vektors ist mit folgender
Vorgehensweise möglich: Erzeugung einer Bezugslinie über Eingabe der Komponenten als X,Y,ZKoordinaten. Diese Bezugslinie wird als Resultierende zur Krafteinleitung verwendet.
Berechnungsgeschwindigkeit:
Mit der neuen Version I-DEAS Master Series 5, freigegeben seit Juni 97, wird ein neues Lösungsverfahren
fuer linear statische Berechnungen angeboten. Verbesserungen der Berechnungszeit von Faktor 2 bis 100
lassen sich bei Einsatz des diese Iterativen Solvers erreichen. Je grösser die Modelle sind, um so höher
sind auch die Verbesserungen im Vergleich zu dem bisherigen Sparse Matrix Solver. Weitere Verbesserungen sind der geringere Bedarf an Speicherplatz und Plattenplatz. Auch ein grafischer Monitor zeigt nun
die Konvergenz und die verbleibende Rechenzeit an.
Post-Processing:
Um den Anforderungen nach vereinfachter Bedienung und höherer Performance bei grossen FE-Strukturen
gerecht zu werden, ist mit dem FE-Visualizer in I-DEAS Master Series 5 ein neues Post-Processing Modul
eingef uehrt worden. Der FE-Visualizer ist parallel zu dem bisherigen Post-Processing einsetzbar, weil in der
aktuellen Release nicht die volle Funktionalätsbreite, wie z.B. Animationen, abgedeckt wird. Darstellungen,
wie von-Mises oder der Wechsel von unverformter auf verformte Darstellung, sind auf Knopfdruck möglich.
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7.5 Pro/Engineer, Pro/Mechanica
Die Geometrieerstellung war problemlos. Alle Features konnten sofort erzeugt werden. Basis für die Erstellung war ein Pro/E Standardpart, in dem die drei Grundebenen definiert sind. Parallel zur Modellerstellung wurde eine Zeichnung generiert. Die Unterdrückung von Features für die FEM-Berechnung erfolgte
durch Anwahl der Elemente am Part.
Grundlage der FEM-Berechnung ist ein in die Pro/E-Oberfläche integriertes MECHANICA. Dabei fehlen
einige Befehle aus der Toolbar (Ein- und Ausblenden von Grafikelementen, Boundary Curves, Model
Summary,...).
Die Aufbringung der Lasten, Randbedingungen und Materialeigenschaften erfolgt geometriebasiert. Die
Materialeigenschaften werden dabei nicht vom CAD-Modell übernommen. Zur Aufbringung von Teillasten
auf einzelne Flächen können diese in „regions" unterteilt werden. Eine explizite Vernetzung des Modells vor
der Berechnung erfolgt nicht. Man hat nur die Möglichkeit, das maximale Seitenlängenverhältnis und den
maximalen Verzerrungswinkel der Elemente vorzugeben und sieht das entstehende Netz erst beim Postprocessing.
Bild 13: Benchmarkmodell in Pro/Engineer
Mit Pro/E können lineare Statikberechnungen, Modalanalysen (frei oder vorgespannt), Berechnungen im
Frequenzbereich und Beulanalysen (linear) durchgeführt werden. Bei allen Berechnungsarten sind Parameterstudien möglich, und Parameteroptimierungen können gleichzeitig verschiedene Lastfälle und belastungsarten berücksichtigen.
Als erster Schritt einer jeden Berechnung wird das Netz automatisch generiert. Das führt für jede Berechnung zu einem neuen Netz. Diese Netze sind trotz gleicher Parameter leicht unterschiedlich (908 Elemente
bei erster Berechnung, 918 Elemente bei zweiter Berechnung, 923 Elemente bei Sensttivitätsanatyse). Bei
der Berechnung des ersten CAD-Modells konnte das Programm kein Netz erzeugen. Es kam zu einem
Abbruch mit einer unzureichenden Fehlermeldung. Nach der Aufteilung der Freiformfläche in zwei Teilflä-
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chen entlang der Bauteillängsachse und der damit verbundenen Schaffung neuer Stützstellen für die Vernetzung konnten folgende Berechnungen durchgeführt werden:
- Statikrechnung nach dem single-pass-Verfahren (Defaulteinstellung),
- Statikrechnung nach dem multi-pass-Verfahren,
- Sensitivitätsstudie (Einfluß des Radius R3 am Fuß des Zylinders 015 auf die max. Spannung),
- Gewichtsoptimierung mit der Nebenbedingung einer max. auftretenden Spannung auf der Basis der
CAD-Parameter.
Die Rechengeschwindigkeit auf der zur Verfügung stehenden Hardware (siehe 5.1) war akzeptabel.
Die bei der Berechnung erzielten Ergebnisse zeigten bereits bei den Defaulteinstellungen eine gute Übereinstimmung mit dem Referenzergebnis (280 N/mm2). Durch die p-Methode erfolgt eine automatische
Fehlerabschätzung.
Die Ergebnisse können als Fringe- oder Contourplots, verformt oder unverformt dargestellt werden. Sie
können elementbezogen oder gemittelt ausgegeben werden. Die Stellen des größten und kleinsten Ergebniswertes können absolut oder bezogen auf den aktuell dargestellten Ausschnitt angezeigt werden. Die
Farbskala kann durch die Angabe des Maximal- und Minimalwertes angepaßt werden.
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Bild 14: Pro/Engineer-Ergebnis (multi-pass-Verfahren)
•
•
•
keine Probleme mit dem CAD-Modell,
gute Ergebnisse mit geringem Aufwand (bereits mit den Defaultwerten),
assoziative Kopplung des FEM-Modells an das CAD-Modell, Parameterstudien und einfache Optimierungen mit den CAD-Parametern möglich.
•
•
Netzerstellung ist „black box", kaum Eingriffsmöglichkeiten. Wenn Vernetzung wie beim vorliegenden
Modell scheitert, kommt der Anwender nicht weiter,
Modellexport, z.B. zu Programmen für nichtlineare Rechnungen, nicht möglich (bedingt durch pMethode).
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Der FAT-Benchmark zeigt sehr realitätsnah, wie nahe die verschiedenen Systemanbieter dem Anspruch
gekommen sind, ein integriertes Simulations- und Analysetool anbieten zu können. Parametric Technology
vertritt die Philosophie, daß ein System für die Anwendung in der Konstruktion (1) leicht anwendbar sein
muß, (2) die Ergebnisgenauigkeit muß sehr hoch und nachvollziehbar sein, und es muß (3) die Möglichkeit
für Parameterstudien und Bauteiloptimierung in der CAD-Umgebung gegeben sein.
Pro/ENGINEER mit Pro/MECHANICA erfüllt alle drei Anforderungen. Der Test zeigt deutlich, daß konventionelle Systeme unter Verwendung von Defautt-Einstellungen drastisch fehlerhafte Ergebnisse liefern können. Die manuelle Durchführung von Konvergenzstudien ist bei dem heute auf die Entwicklung lastenden
Zeitdruck nicht vertretbar.
Die in Pro/ENGINEER Version 17 nicht auf Anhieb zufriedenstellende Vernetzung wurde in der heute aktuellen Version 18 (jetzt mit deutscher Oberfläche) verbessert - die Nachrechnung des Benchmark-Teils ergab, daß heute auf Knopfdruck ohne Nacharbeit vernetzt und berechnet werden kann.
Eine Offenheit des Systems zu anderen Berechnungssystemen ist bei Pro/ENGINEER dadurch gegeben,
daß mit Pro/MESH ein h-Netz erzeugt werden kann, welches von beliebigen anderen Programmen verwendet werden kann.
Im Rahmen des FAT-Benchmarks konnte innerhalb eines Tages nicht nur die Modellierung und Berechnung, sondern auch „life" verschiedene Parameterstudien und eine Bauteiloptimierung durchgeführt werden. Nach Ansicht unseres Hauses und unserer Kunden kann ein Simulationswerkzeug den Entwicklungsprozeß nur dann nachhaltig positiv beeinflussen, wenn ausgehend von Parameterstudien gerade in der
Konzeptphase Konstruktionsentscheidungen getroffen werden. Dieser dynamische Prozeß steht im Gegensatz zu einem statischen „Nachrechnen" von Konstruktionen.
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7.6 Unigraphics, GFEM+
Bei der Erstellung des CAD-Modells traten keine Probleme auf. Alle Elemente (Freiformfläche, Verrundungen) konnten sofort erstellt werden. Eine Umordnung von Features in der History war problemlos möglich.
Zur Ermittlung von Maßen können einfache Formeln verwendet werden. Die Unterdrückung von nicht FEMrelevanten Features war ohne Probleme möglich.
Lasten und Randbedingungen können direkt auf der Geometrie definiert werden. Dazu können einzelne
Flächen durch Linienzüge unterteilt werden. Für die Vernetzung stehen verschiedene Steuerparameter zur
Verfügung (small feature factor, curvature factor). Das System hatte keine Probleme, das Teil zu vernetzen.
Das mit den Defaulteinstellungen erzeugte Netz war lauffähig. Bedingt durch die Vielzahl der Steuerparameter erhält man ein optimales Netz für die Berechnung erst nach mehreren Vernetzungen. FEM- und
CAD-Modell sind nicht assoziativ. Im 3D-Bereich können lineare (TET4) und parabolische (TET10) Tetraeder zur Modellierung eingesetzt werden. Das Handling des FEM-Modells ist sehr schlecht. So war ein interaktives Drehen und Zoomen des Modells nicht mehr möglich. Die Materialdefinition von CAD- und FEMModell sind unabhängig voneinander.
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Bild 15: Benchmarkmodell in Unigraphics
Das System bietet die Möglichkeit, lineare Analysen (Statik, Modal, Wärmedehnung) durchzuführen.
Die Rechenzeiten waren relativ hoch. Das Ergebnis der Berechnung mit linearen Tetraederelementen zeigt
die Spannungsverteilung richtig an. Der Maximalwert der Spannung weist jedoch eine Abweichung, von
nahezu 50% zum Referenzwert (280 N/mm2) auf (siehe 5.2). In einer weiteren Rechnung mit parabolischen
Tetraederelementen und einem an den kritischen Stellen verfeinerten Modell wurde eine maximale vonMises-Spannung von 272 N/mm2 ermittelt.
Das Postprocessing bietet umfangreiche Darstellungsmöglichkeiten (Contour-, Fringe- und Vektorplots).
Die Ergebnisse können element- und knotenbezogen dargestellt werden. Zur Verifizierung der Ergebnisse
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kann die verformte über der unverformten Struktur dargestellt werden. Der Maximal- und Minimalwert der
Farbskala kann angepaßt werden. Eine Fehlerabschätzung erfolgt nicht.
Die Auswahl des darzustellenden ResuKats ist umständlich und langwierig und die Performance bei der
Darstellung schlecht. Das interaktive Drehen des vemetzen Modells ist praktisch unmöglich.
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CASE 1
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Bild 16: Unigraphics-Ergebnis (bestes Netz)
•
übersichtliche Modellerstellung und -aufbereitung, keine Probleme mit dem CAD-Modell
•
•
•
schlechte Ergebnisse mit den Default-Einstellungen,
kein assoziatives Netz (nach Änderungen der Geometrie müssen Lasten, Material und Randbedingungen neu definiert werden),
schlechte Interaktiv-Performance, z.B. beim interaktiven Bewegen des Modells und beim Löschen von
Elementen.
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Das im Bericht beschriebene UNIGRAPHICS-Modul GFEM+ ist in dieser Form nicht mehr komerziell verfügbar. Sein Nachfolgeprodukt ist das „UG-Scenario". Im Vergleich zum Vorläuferprodukt sind verbessert:
1. Funktionaler Ansatz:
- UG-Scenario baut unter Nutzung von Assembly-Funktionen seperate assoziative FE-Geometriemodelle
auf (beliebige Anzahl, 4 gleichzeitig aktiv). Aufbauend auf diesen Modellvarianten werden FE-Scenarien
modelliert, gerechnet und ausgewertet.
- Alle FE-Elemente (Lasten, Randbedingungen, Netz) sind assoziativ auf dem FE-Geometriemodell.
- Varianten sind ggf. untereinander assoziativ.
- Optimierungen der FE-Geometriemodelle sind reimportierbar in CAD-Modelle.
2. Bedienung/ Userinterface
- intuitives, icon-gesteuertes Benutzerinterface mit den Funktionsgruppen Geometrie, FE-Modellierung
und Postprocessing
- neue Visualisierun in Pre- und Postprozessor (realtime Dynamics)
- verbesserte Defaultsettings
- parabolische Elemente (TET10)
- Element-Size nach Geometriecheck
- Fehlermeldungen und -abschätzung mit Bezug auf Problemstellen oder -vorgehensweisen.
3.
-
Performance/ Genauigkeit
neuer 3D-Netzgenerator (Octree-Mesher von MSC) mit ca. 50% höherer Performance
verbesserte Qualitätsprüfung des FE-Modells
Fehlerabschätzung nach Solver-Run
neuer Postprozessor mit erweiterten Funktionen (MSC-lnsight), wie
- dynamische Fringes
- Iso-Schalen Fringes
- Mehrfachanichten
- MaxVMin.-ldentifikation
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Finite-Eiemente-Berechnung mit 3D-CAD-Systemen
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Anhang A: Ansprechpartner in den beteiligten Unternehmen
Robert Bosch GmbH
IVECO Magirus AG
MAN Nutzfahrzeuge GmbH
Siemens AG
Voith Turbo GmbH & Co. KG
ZF Friedrichshafen AG
Dr. Klaus-Peter Schnelle (Sprecher),
Henning Kreschel
Abt. FV/PLI2
Postfach 300240
70442 Stuttgart
Rüdiger Koch
Abt. ET
89070 Ulm
Jürgen Hintereder
Abt. TKRL
Dachauer Str. 667
80995 München
Dr. Detlef Teichmann
Abt. ZPL1 MP4
Otto-Hahn-Ring
81739 München
Hans Rösle
Abt. AGE
89522 Heidenheim
Andreas Steinert
Abt. TB-1
88038 Friedrichshafen
Tel.(0711)811-8073
Tel.(0711)811-8667
Fax (0711) 811-3960
E-Mail: [email protected]
Henning.Kreschel Opcm.bosch.de
Te). (0731)408-4037
Fax (0731) 408-4033
Tel. (089) 1580-2265
Fax (089) 1580-2809
E-Mail: Juergen_Hintereder@mn. man.de
Tel. (089) 636-49854
Fax (089) 636-48100
Tel.(07321)37-4563
Fax (07321) 37-7106
Tel.(07541)77-7539
Fax (07541) 77-7110
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Anhang B: Daten der Anbieter der untersuchten CAD-Systeme; Listenpreise
Version 1.1
Autodesk GmbH
Herr Lynen
Design Space
Ansys Inc. Europe
Swindon UK
Computervision
CADDS 5
Version 6 1.1
Stresslab 6.96
CATIA
Version 4.1.7
GPS
I-DEAS Master Seiles
Version 4.0
Pro/Engineer
Version 17 9641
Pro/Mechanica
Unigraphics
Version 11.1
GFEM+
System
Design Space
CADDS 5,
Stresslab
CATIA,
GPS
Pro/Engineer
Pro/Mechanica
Unigraphics,
GFEM+
Tel. 089/54769-225
Fax 089/54769-400
IBM
Herr Henning Klages
Anzingerstr. 29
85716 München
SDRC Software und Service GmbH
Herr Werner Kaufmann
Rutesheimer Straße 24
70499 Stuttgart
PTC
Petra Haberer
Edisonstr.8
85716 Unterschleißheim
EDS
Herr Langensiepen
Bissingerstr. 9
71634 Ludwigsburg
benötigte Module
Mechanical Desktop
nicht bekannt
Solid-Based Part Development
Core Master Modeler
Simulation Modeling Set
Simulation Solution Set
Tel.
Fax
E-Mail:
Tel. 089/4504-3175
Fax 089/4504-3285
Tel. 0711/13897-20
Fax 0711/13897-12
Tel. 089/32106-416
Fax 089/32106-401
Tel. 07141/2256-0
Fax 07141/2256-179
E-Mail:
Listenpreis in DM
(Stand 1.7.97)
12.500,- DM
nicht bekannt
Wartungslistenpreis p.a. in DM
(Stand 1.7.97)
35.270,-DM
4.932,-DM
24.700,-DM
28.600,-DM
26.000,-DM
auf Anfrage
3.335,-DM
3.861,-DM
3.510,-DM
auf Anfrage
nicht bekannt
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Anhang C: Spezifikation des Benchmark-Modells
C1: Zeichnung mit Bemaßung
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C2: Anforderungen an die Freiformfläche
Die Freiformfläche beginnt beim Maß 100 mm vom linken Rand und endet beim Maß 200 mm. Ihre linke
Berandung ist der Halbkreis der oberen Mantelfläche mit Radius 25 mm, ihre rechte Berandung ist eine
gerade Linie (Länge 50 mm) auf der horizontalen ebenen Fläche im rechten Bauteilbereich. Die beiden
übrigen Randkurven verlaufen gerade in x-Richtung auf Höhe 50 mm. Die Freiformfläche geht tangential
(knickfrei) in die linke Zylinderfläche und in die rechte ebene Räche über. Innerhalb der Freiformfläche
sollen ebenfalls keine Knicke auftreten. Der Krümmungsverlauf wird nicht vorgegeben.
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C3: Material, Lasten und Randbedingungen
Dichte
E-Modul
Querkontraktionszahl
p = 2800 g/dm3 = 2.8 * 10'9 t/mm 3 ,
E = 70 000 N/mm2,
v = 0,33
Kraft auf Fläche,
Vektor ( 500 N;
-250 N;
250 N)
Seitenfläche
fest eingespannt
NU-:
Innendruck auf die
gesamte Innenfläche
100 bar =10 N/mm2
Bisher in der FAT-Schriftenreihe erschienen:
Nr. 1
Nr. 2
Nr. 3
Nr. 4
Nr. 5
Nr. 6
Ni
7
Nr. 8
Nr. 9
Nr. 10
Nr 11
Nr 12
Nr 13
Nr. 14
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
15
16
17
18
19
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
20
21
22
23
24
25
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
26
27
28
29
30
31
Nr.
Nr.
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Nr. 69
Nr. 70
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Immissionssituation durch den Kraftverkehr in der Bundesrepublik Deutschland
Systematik der vorgeschlagenen Verkehrslenkungssysteme
Literaturstudie über die Beanspruchung der Fahrbahn durch schwere Kraftfahrzeuge
Unfallforschung / Westeuropaische Forschungsprogramme und ihre Ergebnisse / Eine Übersicht
Nutzen/Kosten-Untersuchungen von Verkehrssicherheitsmaßnahmen
Belastbarkeitsgrenze und Verletzungsmechanik des angegurteten Fahrzeuginsassen
Biomechanik des Fußgängerunfalls
Der Mensch als Fahrzeugführer
Güterfernverkehr auf Bundesautobahnen
Recycling im Automobilbau - Literaturstudie
Rückführung und Substitution von Kupfer im Kraftfahrzeugbereich
Der Mensch als Fahrzeugführer
Sicherheitsmaßnahmen im Straßenverkehr
Sammlung, Beschreibung und Auswahl für die Anwendung der Nutzen/Kosten-Analyse
Tierexperimentelle und epidemiologische Untersuchungen zur biologischen Wirkung von Abgasen
aus Verbrennungsmotoren (Otto- und Dieselmotoren) - Literaturstudie
Belastbarkeitsgrenzen des angegurteten Fahrzeuginsassen bei der Frontalkollision
Güterfernverkehr auf Bundesautobahnen - Ein Systemmodell, 2. Teil
Ladezustandsanzeiger für Akkumulatoren
Emission, Immission und Wirkung von Kraftfahrzeugabgasen
Sicherheitsmaßnahmen im Straßenverkehr
Ergebnisse einer Nutzen/Kosten-Analyse von ausgewählten Maßnahmen
Aluminiumverwendung im Automobilbau und Recycling
Fahrbahnbeanspruchung und Fahrsicherheit ungelenkter Dreiachsaggregate in engen Kurven
Umskalierung von Verletzungsdaten nach AIS - 80 (Anhang zu Schrift Nr. 15)
Grundlagen und Möglichkeiten der Nutzung sprachlicher Informationssysteme im Kraftfahrzeug
Altteileverwendung im Automobilbau
Energie für den Verkehr - Eine systemanalytische Untersuchung der langfristigen Perspektiven
des Verkehrssektors in der Bundesrepublik Deutschland und dessen Versorgung mit Kraftstoffen
im energiewirtschaftlichen Wettbewerb Wirtschaftlichkeit des Einsatzes von Aluminium im Lkw-Bau
Äußere Sicherheit von Lkws und Anhängern
Dämpfung und Tilgung von Torsionsschwingungen im Triebstrang von Kraftfahrzeugen
Wirkungsgradmessung an Getrieben und Getriebeelementen
Fahrverhalten von Lastzügen und hierbei insbesondere von Anhängern
Entwicklung, Aufbau und Test eines Ladezustandsanzeigegerätes für Bleiakkumulatoren
in Elektrostraßenfahrzeugen
Rollwiderstand und Lenkwilligkeit von Mehrachsanhängern mit Zwillings- und Einzelbereifung
Fußgängerschutz am Pkw - Ergebnisse mathematischer Simulation Verfahren zur Analyse von Unfallursachen - Definitionen, Erfassung und Bewertung von Datenquellen Untersuchungen über kraftstoffsparende Investitionsmaßnahmen im Straßenbau
Belastbarkeitsgrenzen und Verletzungsmechanik der angegurteten Fahrzeuginsassen beim Seitenaufprall.
Phase I: Kinematik und Belastungen im Vergleich Dummy/Leiche
Konstruktive Einflüsse auf das Fahrverhalten von Lastzügen
Studie über Energieeinsparungsgeräte zur Mitführung im Kraftfahrzeug (Bordlader)
Grundlagen und Möglichkeiten der Nutzung sprachlicher Informationssysteme im Kraftfahrzeug
- Hauptstudie Sprachausgaben im Kraftfahrzeug - Ein Handbuch für Anwender Auswertung von Forschungsberichten über:
Die Auswirkung der Nutzfahrzeugkonstruktion auf die Straßenbeanspruchung
Fußgängersicherheit - Ergebnisse eines Symposiums über konstruktive Maßnahmen am Auto Auswirkungen der Nutzfahrzeugkonstruktion auf die Straßenbeanspruchung - Gesamtbericht Sprachliche Informationssysteme und Anwendungsmöglichkeiten im Kraftfahrzeug
- Ergebnisse eines Symposiums Abgasemissions- und Kraftstoffverbrauchsprognosen für den Pkw-Verkehr in der Bundesrepublik
Deutschland im Zeitraum von 1970 bis 2000 auf der Basis verschiedener Grenzwertsituationen
Bewertung von Personenverkehrssystemen - Systemanalytische Untersuchungen von Angebotsund Nachfrageelementen einschließlich ihrer Wechselwirkungen Nutzen/Kosten-Analyse für einen Pkw-Frontunterfahrschutz an Nutzfahrzeugen
Radlastschwankungen und dynamische Seitenkräfte bei zwillingsbereiften Achsen
Studie über die Wirtschaftlichkeit von Verbundwerkstoffen mit Aluminiummatrix im Nutzfahrzeugbau
Rechnerische Simulation des dynamischen Verhaltens von nicht stationär betriebenen Antrieben
und Antriebselementen
Simulationsmodell - Schwingungsprogramm zur Ermittlung der Beanspruchung von Antriebssträngen Verwendung von Kunststoff im Automobil und Wiederverwertungsmöglichkeiten
Entwicklung eines hochgenauen, normfähigen Verfahrens zur Wirkungsgradmessung an Antriebselementen
Erhebung und Auswertung von Straßenverkehrsunfalldaten in der Bundesrepublik Deutschland Ergebnisse eines VDA/FÄT-Fachgesprächs
Untersuchungen zur subakuten und chronischen Wirkung von Ottomotorabgasen auf den Säugetierorganismus
Pilotzelle zur Steuerung von Batterien in Fahrzeugen mit Elektro- oder Elektro-Hybrid-Antrieb
Wirkungen von Automobilabgas und seiner Inhaltsstoffe auf Pflanzen - Literaturstudie Rekonstruktionen von fünf realen Seitenkollisions-Unfällen - Ergänzende Auswertung der KOB-Daten Luftqualität in Fahrgasträumen
Belastbarkeitsgrenzen und Verletzungsmechanik der angegurteten Fahrzeuginsassen beim Seitenaufpral!
Phase II: Ansätze für Verletzungsprädiktionen
Erhebung und Analyse von Pkw-Fahrleistungsdaten mit Hilfe eines mobilen Datenerfassungssystems
- Methodische und meßtechnische Ansätze für eine Pilotstudie Technische Erfahrungen und Entwicklungsmöglichkeiten bei Sicherheitsgurten im Fond von Pkw
- Ergebnisse eines Symposiums Untersuchungen über Wirkungen von Automobilabgas auf pflanzliche Bioindikatoren
im Umfeld einer verkehrsreichen Straße in einem Waldschadensgebiet
Sicherheitsorientierte Bewertung von Anzeige- und Bedienungselementen in Kraftfahrzeugen - Grundlagen Quantifizierung der Radlastdynamik bei Einfach-, Doppel- und Dreifachachsen in Abhängigkeit
von Federungs- und Dämpfungssystem des Fahrzeugs
Seitenverkleidung am Lkw - Technische Analyse
Vorstudie für die Durchführung von Tracermessungen zur Bestimmung von Immissionskonzentrationen
durch Automobilabgase
Untersuchung fahrdynamischer Eigenschaften kurzgekuppelter Lastzüge bei Kursänderungen
Abschlußbericht der Pilotstudie zum Fahrleistungspanel „Autofahren in Deutschland"
Herstellung und Analyse charakteristischer Abgaskondensate von Verbrennungsmotoren
für die Untersuchung ihrer biologischen Wirkung bei nichtinhalativen Tests
Bewertung von Personenverkehrssystemen Teil II: Auswirkungen aus Angebots- und Nachfrageänderungen im Personenverkehr
vergriffen
vergriffen
DM 30,vergriffen
DM 60,vergriffen
DM 30,vergriffen
DM 50,vergriffen
DM 50,DM 50,DM 60,DM 60,DM 50,DM 50,vergriffen
vergriffen
vergriffen
vergriffen
DM 50,DM 50,DM 50,vergriffen
vergriffen
vergriffen
vergriffen
DM 50.DM 50,DM 50,DM 50,DM 60,DM 60,vergriffen
DM 75,DM 60,DM 50,DM 30,vergriffen
vergriffen
vergriffen
vergriffen
DM 20,DM 30,vergriffen
vergriffen
DM 30,DM 40,DM 50,DM 250,DM 275,vergriffen
DM 160,DM 50,DM 75,DM 40,DM 30,DM 35,vergriffen
vergriffen
DM 35,DM 60,vergriffen
vergriffen
DM 30,DM 50,DM 30,DM 85,vergriffen
DM 55,DM 65,-
Bisher in der FAT-Schriftenreihe erschienen:
Nl.
Nr.
Nr
Nl.
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Nr. 77
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Nr
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Nr. 86
Nr. 87
Untersuchung über das Emissionsverhalten der Leichtmüllfraktion aus Autoshredderanlagen beim Verbrennen
Verletzungsfolgekosten nach Straßenverkehrsunfällen
Sicherheitsorientierte Bewertung von Anzeige- und Bedienelementen in Kraftfahrzeugen
- Empirische Ergebnisse Retrospektive Untersuchung über die innere Sicherheit von Lkw-Fahrerhäusern
Aufbau und Labortest eines wartungsarmen, sich selbst überwachenden Batterieaggregates
für Straßenfahrzeuge mit Elektro- und Elektro-Hybrid-Antrieb - Vorbereitende Untersuchungen Belastungsgrenze und Verletzungsmechanik des angegurteten Pkw-Insassen beim 90-Seitenaufprall Phase III: Vertiefende Analyse der überarbeiteten und zum Teil neu berechneten HeidelbergerSeitenaufprall-Daten
Ermittlung von ertragbaren Schnittkräften für die betriebsfeste Bemessung von Punktschweißverbindungen
im Automobilbau
Verhalten des EUROSID beim 90 -Seitenaufprall im Vergleich zu PMTO sowie US-SID, HYBRID II und APROD
Demontagefreundliche Gestaltung von Automobilen - Teil I
Grundlagenuntersuchung zum Einfluß der Sonneneinstrahlung auf die thermische Behaglichkeit
in Kraftfahrzeugen
Einsatz von Retardern in der Betriebsbremsanlage von Nutzfahrzeugen - Zweiachsiges Fahrzeug - Zwei Bände Belastungen und Verhalten des EUROSID bei unterschiedlichen Prüfverfahren zum Seitenaufprall
Kosten einer kontinuierlichen Pkw-Fahrleistungserhebung
Auswirkungen der Nutzfahrzeugkonstruktion auf die Straßenbeanspruchung
Seitenkräfte an Mehrfachachsen von Sattelanhängern bei Kurvenfahrt und durch Spurrinnen
Verfahren zur Umwandlung polymerer Mischabfälle aus der Autositz-Produktion in Polyole
Methoden zur Vorausberechnung der Faserorientierung beim Pressen von SMC mit geschnittenen Glasfasern
Teil I: Unverrippte Bauelemente
Teil II: Verrippte Bauelemente
Fahrzeugerprobung eines wartungsarmen Batterieaggregates
Grundsatzuntersuchungen zum Festigkeitsverhalten von Durchsetzfügeverbindungen aus Stahl
Fahrverhalten von Lkw mit Zentralachsanhängern
Der Fahrer als adaptiver Regler
Einfluß realer Betriebsverhältnisse auf die Reproduzierbarkeit von Wirkungsgradbestimmungen an nicht
stationär betriebenen Getrieben
Nr. 93 Mobilität - Automobil - Energiebedarf
Nr. 94 Rationalisierungspotentiale im Straßenverkehr I
Nr. 95 Abschlußbericht „Einsatz von Retardern in der Betriebsbremsanlage von zweigliedrigen Lastzügen"
Nr. 96 Vermessung des 50%-Hybrid III Dummy zur Ermittlung eines verbesserten Datensatzes für Crashsimulationen
Nr. 97 Erfassung des Wissensstandes über Reifen-/Fahrbahngeräusche beim Nutzfahrzeug
Nr. 98 Zusammenhang zwischen Wetterbedingungen und Verkehrsunfällen
Nr. 99 Untersuchung von Unternehmensstrukturen und Bestimmung der technischen Leistungsfähigkeit moderner
Altautoverwerterbetriebe
Nr 100 Demontage und Verwertung von Kunststoffbauteilen aus Automobilen
Nr. 101 Die elektromagnetische Umwelt des Kraftfahrzeugs
Einfluß der Zerspanung auf die Bauteilbetriebsfestigkeit unter Berücksichtigung des Hartdrehens
Nr. in;'
Nr. 103 Vermessung von 5%-, 95%-Hybrid IM und US-SID Dummies zur Ermittlung von Datensätzen für
Crashsimulationen
Nr. 104 Antriebe für Elektrostraßenfahrzeuge
Nr. 105 Einsatz von Retardern in der Betriebsbremsanlage von dreigliedrigen Lastzügen
Nr. 106 Festigkeits- und Steifigkeitsverhalten von dünnen Blechen mit Sicken
Nr. 107 Frontunterfahrschutz an Lkw
Nr. 108 Bewertung der Aussagefähigkeit von Seitenaufprallversuchen mit Ganzfahrzeugen
Nr. 109 Einfluß der Sonneneinstrahlung auf die thermische Behaglichkeit in Kraftfahrzeugen
Nr. 110 Schädigungsmechanismen bei kreuzverzahnten Flanschverbindungen
Nr. 111 Ermittlung ertragbarer Beanspruchungen am Schweißpunkt auf Basis der übertragenen Schnittgrößen
Nr. 112 Bewertung epidemiologischer Untersuchungen über Dieselmotorenabgas und Lungen- und Blasenkrebs
113 Gesamtwirtschaftliche Bewertung von Rationalisierungsmaßnahmen im Straßenverkehr
Nr. 114 The Effects of Diesel Exhaust Emissions on Health
Nr. 115 Untersuchungen zur inneren Sicherheit von Lkw-Fahrerhäusern
Nr. 116 Ermittlung fertigungstechnischer und konstruktiver Einflüsse auf die ertragbaren Schnittkräfte
an Durchsetzfügeelementen
Nr. 117 Energienutzungsgrade für elektrische Bordnetzversorgungseinheiten
Nr. 118 Laserschweißgerechte Konstruktion und Fertigung räumlicher Karosseriebauteile
Nr. 11 9 Ermittlung von m -Schlupf-Kurven an Pkw-Reifen
Nr. 120 Kompatibilität des Bremsverhaltens von Zugfahrzeug-Anhänger-Kombinationen
Nr. 121 Lungenkrebs durch Dieselabgase in der Atemluft?
Nr. 122 Untersuchungen zur inneren Sicherheit von Kraftomnibussen
Nr. 123 RAMSIS - ein System zur Erhebung und Vermessung dreidimensionaler Körperhaltungen
von Menschen zur ergonomischen Auslegung von Bedien- und Sitzplätzen im Auto
Nr. 124 Partikelimmission: Quellen, Ausbreitung, Umwandlung - Literaturstudie Nr. 125 Bewertung des Güterfernverkehrs auf Straße und Schiene
Nr. 126 Ursachen unterschiedlicher Reifen-Fahrbahn-Geräusche bei unterschiedlichen Meßverfahren
Nr. 127 Blickbewegungsmessung als Werkzeug für die Gestaltung und Bewertung von bord- und straßenseitigen
Informationssystemen für den Kraftfahrer
Nr. 128 Lebensdauer von Blechen mit Sicken
Nr. 129 Inhomogene Spannungsverteilung in einsatzgehärteten Stählen unter mehrachsiger Beanspruchung
Nr. 1 30 Zur Verletzungsmechanik und Belastbarkeit der unteren Extremität, insbesondere des Fußes .
Nr. 131 Analyse Kfz-relevanter Immissionen in innerstädtischen Verkehrs- und Grünflächen
Nr. 132 Batteriemanagementsysteme für Elektrostraßenfahrzeuge
Nr. 133 Ozon und Großwetterlagen: Analyse der Abhängigkeit der bodennahen Ozonbelastung von
meteorologischen Parametern im Großraum München
Nr. 1 34 Meßverfahren für Kräfte und Momente an strich- und punktgeschweißten Überlappverbindungen
Nr. 13S Mathematische Nachbildung des Menschen - RAMSIS 3D Softdummy Nr. 136 Anwendung brennbarer Kältemittel in Autoklimaanlagen
Nr. 137 Entwicklung von Finite Element Seitencrash-Dummys: Ein Beitrag zur effizienten Insassensimulation
Nr. 138 Ermittlung ertragbarer Beanspruchungen an Aluminium-Punktschweißverbindungen auf Basis der Schnittkräfte
Nr. 13') Subjektive und objektive Beurteilung des Fahrverhaltens von Pkw
Nr. 140 Finite-Elemente-Berechnung mit 3D-CAD-Systemen - eine vergleichende Untersuchung
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
88
89
90
91
92
vergriffen
DM 9 5 , vergriffen
DM 90,DM
20,-
DM
25,-
DM 85,veri ariffen
ven griffen
DM
DM
DM
DM
50,110,85,45,-
DM 40,vergriffen
DM 85,vergriffen
DM 6 5 , DM 6 5 , DM 8 5 DM 6 0 , vergriffen
vercjriffen
DM 7 0 vergriffen
DM 50,DM 50,DM
DM
35,50DM 1 7 0 DM 9 5 , DM
DM
DM
DM
DM
DM
DM
DM
DM
DM
DM
DM
30,6040,95,45,35,85320,380,25,95,30,DM 8 5 , -
DM
DM
DM
DM
DM
DM
DM
90,30,95,9585,140,70,-
DM 210.DM 55,DM 4 0 , DM 110,vergriffen
DM 8 5 , DM 7 5 , DM 5 0 , DM 8 5 , DM 6 0 , DM
DM
DM
DM
DM
DM
DM
DM
60,95,25,60,30,6595,25,-

FAT - VDA

Transcrição

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