FEM-Analyse von Pressverbindungen auf einem Wellenabsatz bei Nabenüberstand und -unterstand Kraftschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen besitzen im Maschinenbau eine große Bedeutung. Bei der Übertragung von Biegemomenten kann es zu Relativbewegungen zwischen Welle und Nabe kommen. Die dabei entstehende Reibkorrosion setzt im Allgemeinen die Tragfähigkeit herab und führt zu Reibdauerbrüchen. In der hier vorliegenden Arbeit wurde die Zylinderpressverbindung unter thermischer und Wechselbiegebeanspruchung für gegebene Abmaße numerisch simuliert. Vordergründiges Ziel war es, das Verhalten von Welle-Nabe-Verbindungen bei Belastung für Nabenüberstand und -unterstand miteinander zu vergleichen.

Gegenstand dieser Arbeit ist es, Simulationsergebnisse von Pro/MECHANICA und ANSYS zu vergleichen, um somit einen Hinweis auf die Qualität der Berechnungsergebnisse von integrierten FEM-Systemen zu bekommen. Als Beispiele dienen verschiedene Bauteile aus dem Gebiet der Strukturmechanik (linear-elastischer Bereich), welche mit Pro/MECHANICA und ANSYS modelliert und berechnet werden. Abschließend erfolgt eine Gegenüberstellung der Daten aus FEM und analytischer Rechnung, sowie eine Bewertung der Ergebnisse.

Die Genauigkeit der Ergebnisse einer numerischen Simulation von Umformvorgängen wird maßgeblich durch die Beschreibung des Materialverhaltens bestimmt. Neben der Auswahl eines geeigneten Stoffgesetzes zur Darstellung einer Klasse von Werkstoffen ist die Identifikation der in den Modellen enthaltenen Materialparameter zur Charakterisierung seiner besonderen Eigenschaften notwendig. In der vorliegenden Arbeit wird die Bestimmung der Materialparameter eines elastisch-plastischen Deformationsgesetzes zur Beschreibung der plastischen Anisotropie auf Basis der Fließbedingung von Hill unter Berücksichtigung großer Deformationen vorgenommen. Die Ermittlung der Parameter erfolgt durch die Lösung einer nichtlinearen Optimierungsaufgabe (Fehlerquadratminimum) basierend auf dem Vergleich von experimentell durchgeführten Eindringversuchen mit Ergebnissen der numerischen Simulation.

Die Software alaska ist zunächst ein allgemeines Werkzeug zur Modellierung und Simulation der Dynamik mechanischer/mechatronischer Systeme. alaska wird am Institut ür Mechatronik in Chemnitz entwickelt. Mit dem Erweiterungsmodul alaska/Wind erhält alaska Funktionalitäten die erforderlich sind, um das dynamische Verhalten von Windkraftanlagen (WKA) mit dem Ziel zu simulieren, die resultierenden Belastungen zu ermitteln. Bestandteile von alaska/Wind sind u.a. Komponenten zu Beschreibung der aerodynamischen Umgebungsbedingungen und der Berechnung der daraus resultierenden, an der WKA angreifenden Windkräfte sowie ein Basis-WKA-Simulationsmodell. Inhalt des Vortrages ist es zu zeigen, wie dieses Basis-Simulationsmodell vom Anwender, also vom Entwickler/Hersteller von Windkraftanlagen, an seine spezifischen Anforderungen angepasst wird, wie es in seinen Produktentstehungsprozess eingebunden wird und wie mit dem Einsatz der alaska- Komponente alaska/DC (DistributedComputation) weitestgehend automatisch auf der Basis mehrerer Tausend Simulationsrechnungen Design-treibende Belastungen ermittelt werden.

Am Beispiel der Berechnung von Schockantwortspektren werden in dem Vortrag verschiedene Möglichkeiten aufgezeigt, um mit Mathcad den linearen Oszillator zu simulieren. Neben dem klassischen Lösungsblock von Mathcad wird gezeigt, wie sich auch in Kommandozeilenbefehlen Parameter für die transiente Differenzialgleichung unterbringen lassen. Der Vortrag zeigt, wie Schockspektren für beliebige Anregungen ermittelt werden können, indem die transiente Differezialgleichung für verschiedene Eigenfrequenzen aber für die identische Anregung berechnet wird. Neben der rein numerischen Simulation wird auch ein Ansatz vorgestellt, der sich direkt auf die Variation der Konstanten stützt.

Seit einigen Jahren hat sich Mathcad als universelle Mathematiksoftware an vielen Universitäten, Instituten und in Unternehmen bewährt. An der Professur Maschinenelemente der TU Chemnitz wird Mathcad derzeit u.a. bei der Entwicklung einer vollkommen neuartigen Riemenscheibenkupplung für PKW-Kältemittelverdichter eingesetzt. Hierfür wurde ein mathematisches Modell entwickelt, mit dem sich die Bauteilbelastungen sowie die dynamischen Vorgänge in der Kupplung simulieren lassen. Bei der Analyse und Optimierung solcher technischen Systeme besteht häufig der Wunsch, die Bewegung der Bauteile und die wirkenden Kräfte direkt in Mathcad dreidimensional zu visualisieren, ohne dass dafür ein CAD-System benötigt wird. Im Vortrag werden benutzerfreundliche Funktionen präsentiert und anhand einiger Beispiele live vorgeführt, mit denen dies möglich ist. Des Weiteren wird gezeigt, wie diese Funktionen bei der Entwicklung der genannten Riemenscheibenkupplung eingesetzt wurden.

Das Fräsen der Nutkurve von Zylinderkurvenkörpern räumlicher Kurvengetriebe erfolgt durch das Nachstellen des Bewegungsablaufs des Kurvengetriebes. Anstelle der Rolle fährt ein Fräser mit gleichem Durchmesser die Bahnkurve ab und erzeugt so die Nut. Die entstehende Hüllfläche entspricht der Hüllfläche des Kontaktes zwischen Rolle und Kurvenflanke. Durch den Verschleiß des Fräsers wird diese Übereinstimmung nicht mehr gewährleistet. Abhilfe schafft hier nur eine Fertigung mit beliebig kleinerem Fräserradius. Die theoretische Grundlage dieses Problems, die im Zusammenhang mit der Berechnung der Hüllkontur räumlicher Kurvenkörper steht, wird im Beitrag aufgezeigt und unter dem Einsatz von Mathcad realisiert. Die hier vorgestellte Methode benutzt die Hüllfläche als Referenz zur Ermittlung der Fräserbahn. Die in Mathcad notwendigen Berechnungsansätze werden aufgezeigt und die Abfolge mit den Ergebnissen an einem Beispiel demonstriert.

Zur Beschreibung von realen Prozessen werden oft Differentialgleichungen herangezogen. Liegen nun Messdaten von diesen Prozessen vor, so sollen auch die Parameter im mathematischen Modell so gewählt werden, dass diese den Messungen entsprechen. Dieser Vortrag zeigt, wie dies in Mathcad mit der Funktion genfit realisiert werden kann.

- TEDATA bietet mit MDESIGN die Deutschlandweit größte Bibliothek von Maschinenelement-Berechnungen an. - Mit Hilfe von Mathcad E-Book wird ein Teil dieser Bibliotheken auch MC-Kunden zur Verfügung gestellt. - Vermarktung von Mathcad-Sheets (Pakete über Online-Shop) - Vorhandene und geplante Berechnungen - Beispiel Mathcad-Sheet (Aufbau, Funktionalitäten)

- Einführung in das Projekt Solar Impulse (Entstehung, Herausforderung, Errungenschaften) - Beschreibung der eingesetzten Software Tools zur Entwicklung des Flugzeuges - Fallbeispiele für den Einsatz von Mathcad