Der Vortrag verdeutlicht die Möglichkeiten der Mathcad-Funktionen "Minimieren" bzw. "Maximieren" durch ein komplexes Beispiel aus dem Gebiet der parallelkinematischen Robotik. Innerhalb eines technologisch geforderten Arbeitsbereiches werden durch Auswertung der Vorwärts- und Rückwärtsinformation Bewertungskriterien erfasst und anschaulich dargestellt. Durch eine geeignete Formulierung mit den "Programmier"-Werkzeugen von Mathcad kann die Bewertung in einer Funktion über den gesamten Arbeitsraum automatisiert aufgerufen werden. Diese Aufbereitung gestattet die Anwendung der "Maximieren"-Funktion auf die Arbeitseigenschaften der Maschine durch Variation der kinematischen Abmessungen. Das Ergebnis der Optimierung sind die Maße des mechanischen Führungsgetriebes.

Die Geometrie eines Druckbehälters wird unter Zuhilfenahme parametrischer Bezierkurven und durch die Integration einer externen Mathcad-Analyse in Creo hinsichtlich einer harmonischen, meridianen Spannungsverteilung optimiert.

Simulation-News in Creo 1.0 & Creo 2.0 - Mechanica (neu: Simulate) Druckbehälter: Schraubenvorspannung / Betriebslast - Live-Präsentation in Creo 2.0 Berechnung eine Druckbehälters unter Berücksichtigung von: Schraubenvorspannung, Betriebslast, zeitabhängiger Lastaufbringung

Im Optimierungsprozess einer Konstruktion und zur Variantenbildung ist die Nutzung der Parametrik für den Konstrukteur zum Standard und unverzichtbar geworden. Auslegungen und speziell die Festlegung von Abmessungen werden im Maschinenbau über die Umstellung von Analysegleichungen oder durch iterative Analysen, wie bspw. die numerische Optimierung durchgeführt. Die Mechanismenlehre ist eines der wenigen Fachgebiete, in denen speziell für die Auslegung klassische Syntheseverfahren entwickelt wurden. Im Zeitalter vollparametrischer CAD-Systeme erscheinen diese Verfahren in einem neuen Licht. Einfache getriebetechnische Kenntnisse sind für die Lösung von Führungs- und Bewegungsaufgaben zwar erforderlich, sind in Lehrbüchern, VDI-Richtlinien, TGL-Blättern usw. aber auch gut nachzulesen. Anhand einiger Beispiele soll hier gezeigt werden, wie diese klassischen grafischen Konstruktionsvorschriften auf einfache Weise in das CAD-System Pro/Engineer Wildfire integriert werden können. Der Konstrukteur kann seine Auslegung dynamisch interaktiv variieren und sogar verschiedene Gütewerte seines Getriebes dabei beobachten. Durch diese assoziative Komponente wird eine mehrparametrige Optimierung realisierbar. Im Vortrag wird an Beispielen gezeigt, dass ein CAD-Konstrukteur diesem Vorschlag folgen und das Verfahren anwenden kann, um einen ersten Entwurf vorzulegen. Eine weitgehende Verwendung von Zusatzmodulen, wie zum Beispiel Pro/Mechanica oder Pro/Mechanism, würde erst bei zusätzlichen Untersuchungen der Konstruktion erforderlich.

Ermüdungsanalyse mit Pro/Mechanica am Beispiel einer Förderschnecke

Wo FEM- und CFD-Analysen präzise Aussagen über einzelne Bauteile und überschaubare Baugruppen liefern, untersucht die dynamische Systemsimulation zeitveränderliche Vorgänge ganzer Systeme. Diese Systeme können auch aus Komponenten unterschiedlicher physikalischer Domänen bestehen. Somit lassen sich zum Beispiel die Wechselwirkungen und resultierenden Effekte aus Regelstrecken gekoppelt mit mechanischen, hydraulischen und oder elektrischen Strukturen komfortabel in nur einem Modell auf einer Plattform betrachten.

Eine Absicherung der Maschinendynamik im gesamten Arbeitsraum unter Berücksichtigung des Einflusses der Maschinensteuerung kann nur durch eine mechatronische Analyse der Werkzeugmaschine auf Gesamtsystemebene erfolgen. Derart komplexe Berechnungen erfordern allerdings die Simulation von großen Verfahrbewegungen (MKS) unter Berücksichtigung der Strukturelastizitäten (FEM) sowie der Steuerung (Controls) und sind somit vor allem multi–disziplinären Virtual Prototyping Tools vorbehalten. Die erfolgreiche multi-disziplinäre WZM–Berechnung stellt außerordentlich hohe Anforderungen an die Modellbildungsgüte der einzelnen Maschinenkomponenten inklusive der Validierung des jeweils gewählten Modellierungsansatzes bzw. Detailierungsgrades. Dieses gilt insbesondere für funktionelle Komponenten wie Linearantriebe, Kugelgewindetriebe usw., da diese nicht ohne Weiteres aus einem CAD–Baugruppenmodell abgeleitet und in das Berechnungsmodell übernommen werden können. Das zur Modellierung und Simulation notwendige Expertenwissen ist in einer vordefinierten, parametrischen Komponentenbibliothek – ähnlich einem Baukastenprinzip – implementiert.

Es wird ein Überblick über ein Modell zur Simulation des Punktschweißvorganges in Ansys APDL gegeben, Kernproblem sind darin die reibungsbehafteten Kontaktstellen. Die Aspekte der Kontaktmodellierung werden in Zusammenhang mit den Besonderheiten des Modells gebracht. Es wird auf Möglichkeiten der numerischen Kontaktstabilisierung mit Bordmitteln eingegangen. Ferner wird ein Ansatz einer zusätzlichen Kontaktstabilisierung dargestellt und bewertet.

- Einführung in die Thematik des Hebelflechtens - Ermittlung der mechanisch-/tribologischen Kennwerte von Fadenmaterialien - FE-Modellbildung der Fadenmaterialien im Flechtprozess - FE-Simulation eines Zugversuches mit implementierten Werkstoffdaten und Definition eines einfachen Schädigungskriteriums - Prozesssimulation des Flechtvorganges

Die bruchmechanische Analyse des Bruches einer Königswelle zeigt, dass der Ermüdungsriss von einer Fehlstelle ausging und durch die Betriebsbeanspruchung gewachsen ist. Die errechneten Lebensdauerwerte decken sich mit den tatsächlich erreichten. / The fracture mechanics analysis of the rupture of an upright shaft shows that the fatigue crack originated from a defect was able to grow with the operational stress. The calculated and actual lifetime are the same.