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Berechnung von Schockspektren und praktische Anwendung der dynamischen Stoßanalyse in Creo Elements / Pro Mechanica / Shock spectra analysis and practical application of dynamic shock analysis in Creo Elements / Pro MechanicaJakel, Roland 12 May 2011 (has links) (PDF)
Der Vortrag stellt Idee und Grundlagen der Berechnung von Schockantwortspektren dar. Er zeigt, wie man exemplarisch für einen Halbsinusstoß das Schockantwortspektrum in der PTC FEM-Software Creo Elements / Pro Mechanica berechnen kann. Die Schockantworten eines Ein- und Zweimassenschwingers werden sowohl zeitaufgelöst als auch über die dynamische Stoßanalyse berechnet. Die modalen Superpositionsmethoden "Absolute Summe" und "SRSS" (Square Root of the Sum of the Squares - geometrischer Mittelwert) werden vorgestellt. Als reales Beispiel werden Schockanalysen für verschiedene Halbsinusimpulse mit einem Wärmebildgerät der Firma Carl Zeiss Optronics GmbH durchgeführt und mit einer zeitaufgelösten Analyse verglichen. Abschließend wird auf die Erzeugung von Antwortspektren für die Substrukturauslegung eingegangen. / The presentation explains idea and fundamentals of shock response spectra analysis. With help of the PTC FEM-software Creo Elements / Pro Mechanica the shock response spectra (SRS) for an exemplary half sine shock is calculated. The shock response of a one-mass and a two-mass oscillator are analyzed per dynamic time as well as per dynamic shock analysis. The modal superposition methods "absolute sum" and "SRSS" (Square Root of the Sum of the Squares) are explained. The method is applied for different half sine shocks on a realistic example: A thermal imaging system of the company Carl Zeiss Optronics GmbH. Finally, the creation of response spectra for global-local analysis is explained.
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Methods and Tools for Parametric Modeling and Simulation of Microsystems based on Finite Element Methods and Order Reduction TechnologiesKolchuzhin, Vladimir 12 May 2010 (has links)
In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung eines effizienten Verfahrens zur parametrischen Finite Elemente Simulation von Mikrosystemen und zum Export dieser Modelle in Elektronik- und Systemsimulationswerkzeuge vorgestellt.
Parametrische FE-Modelle beschreiben den Einfluss von geometrischen Abmessungen, Schwankungen von Materialeigenschaften und veränderten Umgebungsbedingungen auf das Funktionsverhalten von Sensoren und Aktuatoren. Parametrische FE-Modelle werden für die Auswahl geeigneter Formelemente und deren Dimensionierung während des Entwurfsprozesses in der Mikrosystemtechnik benötigt. Weiterhin ermöglichen parametrische Modelle Sensitivitätsanalysen zur Bewertung des Einflusses von Toleranzen und Prozessschwankungen auf die Qualität von Fertigungsprozessen. In Gegensatz zu üblichen Sample- und Fitverfahren wird in dieser Arbeit eine Methode entwickelt, welche die Taylorkoeffizienten höherer Ordnung zur Beschreibung des Einflusses von Designparametern direkt aus der Finite-Elemente- Formulierung, durch Ableitungen der Systemmatrizen, ermittelt.
Durch Ordnungsreduktionsverfahren werden die parametrischen FE-Modelle in verschiedene Beschreibungssprachen für einen nachfolgenden Elektronik- und Schaltungsentwurf überführt. Dadurch wird es möglich, neben dem Sensor- und Aktuatorentwurf auch das Zusammenwirken von Mikrosystemen mit elektronischen Schaltungen in einer einheitlichen Simulationsumgebung zu analysieren und zu optimieren. / The thesis deals with advanced parametric modeling technologies based on differentiation of the finite element equations which account for parameter variations in a single FE run. The key idea of the new approach is to compute not only the governing system matrices of the FE problem but also high order partial derivatives with regard to design parameters by means of automatic differentiation. As result, Taylor vectors of the system’s response can be expanded in the vicinity of the initial position capturing dimensions and physical parameter. A novel approaches for the parametric MEMS simulation have been investigated for mechanical, electrostatic and fluidic domains in order to improve the computational efficiency.
Objective of reduced order modeling is to construct a simplified model which approximates the original system with reasonable accuracy for system level design of MEMS. The modal superposition technique is most suitable for system with flexible mechanical components because the deformation state of any flexible system can be accurately described by a linear combination of its lowest eigenvectors.
The developed simulation approach using parametric FE analyses to extract basis functions have been applied for parametric reduced order modeling. The successful implementation of a derivatives based technique for parameterization of macromodel by the example of microbeam and for exporting this macromodel into MATLAB/Similink to simulate dynamical behavior has been reported.
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Berechnung von Schockspektren und praktische Anwendung der dynamischen Stoßanalyse in Creo Elements / Pro MechanicaJakel, Roland 12 May 2011 (has links)
Der Vortrag stellt Idee und Grundlagen der Berechnung von Schockantwortspektren dar. Er zeigt, wie man exemplarisch für einen Halbsinusstoß das Schockantwortspektrum in der PTC FEM-Software Creo Elements / Pro Mechanica berechnen kann. Die Schockantworten eines Ein- und Zweimassenschwingers werden sowohl zeitaufgelöst als auch über die dynamische Stoßanalyse berechnet. Die modalen Superpositionsmethoden "Absolute Summe" und "SRSS" (Square Root of the Sum of the Squares - geometrischer Mittelwert) werden vorgestellt. Als reales Beispiel werden Schockanalysen für verschiedene Halbsinusimpulse mit einem Wärmebildgerät der Firma Carl Zeiss Optronics GmbH durchgeführt und mit einer zeitaufgelösten Analyse verglichen. Abschließend wird auf die Erzeugung von Antwortspektren für die Substrukturauslegung eingegangen. / The presentation explains idea and fundamentals of shock response spectra analysis. With help of the PTC FEM-software Creo Elements / Pro Mechanica the shock response spectra (SRS) for an exemplary half sine shock is calculated. The shock response of a one-mass and a two-mass oscillator are analyzed per dynamic time as well as per dynamic shock analysis. The modal superposition methods "absolute sum" and "SRSS" (Square Root of the Sum of the Squares) are explained. The method is applied for different half sine shocks on a realistic example: A thermal imaging system of the company Carl Zeiss Optronics GmbH. Finally, the creation of response spectra for global-local analysis is explained.
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Linear Dynamic System Analyses with Creo Simulate – Theory & Application Examples, Capabilities, Limitations – / Lineare dynamische Systemanalysen mit Creo Simulate – Theorie & Anwendungsbeispiele, Programmfähigkeiten und Grenzen –Jakel, Roland 07 June 2017 (has links) (PDF)
1. Einführung in die Theorie dynamischer Analysen mit Creo Simulate
2. Modalanalysen (Standard und mit Vorspannung)
3. Dynamische Analysen einschließlich Klassifizierung der Analysen; einige einfache Beispiele für eigene Studien (eine Welle unter Unwuchtanregung und ein Ein-Massen-Schwinger) sowie etliche Beispiele größerer dynamischer Systemmodelle aus unterschiedlichsten Anwendungsbereichen
4. Feedback an den Softwareentwickler PTC (Verbesserungsvorschläge und Softwarefehler)
5. Referenzen / 1. Introduction to dynamic analysis theory in Creo Simulate
2. Modal analysis (standard and with prestress)
3. Dynamic analysis, including analysis classification, some simple examples for own self-studies (shaft under unbalance excitation and a one-mass-oscillator) and several real-world examples of bigger dynamic systems
4. Feedback to the software developer PTC (enhancement requests and code issues)
5. References
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Lineare und nichtlineare Analyse hochdynamischer Einschlagvorgänge mit Creo Simulate und Abaqus/Explicit / Linear and Nonlinear Analysis of High Dynamic Impact Events with Creo Simulate and Abaqus/ExplicitJakel, Roland 23 June 2015 (has links) (PDF)
Der Vortrag beschreibt wie sich mittels der unterschiedlichen Berechnungsverfahren zur Lösung dynamischer Strukturpobleme der Einschlag eines idealisierten Bruchstücks in eine Schutzwand berechnen lässt. Dies wird mittels zweier kommerzieller FEM-Programme beschrieben:
a.) Creo Simulate nutzt zur Lösung die Methode der modalen Superposition, d.h., es können nur lineare dynamische Systeme mit rein modaler Dämpfung berechnet werden. Kontakt zwischen zwei Bauteilen lässt sich damit nicht erfassen. Die unbekannte Kraft-Zeit-Funktion des Einschlagvorganges muss also geeignet abgeschätzt und als äußere Last auf die Schutzwand aufgebracht werden. Je dynamischer der Einschlagvorgang, desto eher wird der Gültigkeitsbereich des zugrunde liegenden linearen Modells verlassen.
b.) Abaqus/Explicit nutzt ein direktes Zeitintegrationsverfahren zur schrittweisen Lösung der zugrunde liegenden Differentialgleichung, die keine tangentiale Steifigkeitsmatrix benötigt. Damit können sowohl Materialnichtlinearitäten als auch Kontakt geeignet erfasst und damit die Kraft-Zeit-Funktion des Einschlages ermittelt werden. Auch bei extrem hochdynamischen Vorgängen liefert diese Methode ein gutes Ergebnis. Es müssen dafür jedoch weit mehr Werkstoffdaten bekannt sein, um das nichtlineare elasto-plastische Materialverhalten mit Schädigungseffekten korrekt zu beschreiben. Die Schwierigkeiten der Werkstoffdatenbestimmung werden in den Grundlagen erläutert. / The presentation describes how to analyze the impact of an idealized fragment into a stell protective panel with different dynamic analysis methods. Two different commercial Finite Element codes are used for this:
a.) Creo Simulate: This code uses the method of modal superposition for analyzing the dynamic response of linear dynamic systems. Therefore, only modal damping and no contact can be used. The unknown force-vs.-time curve of the impact event cannot be computed, but must be assumed and applied as external force to the steel protective panel. As more dynamic the impact, as sooner the range of validity of the underlying linear model is left.
b.) Abaqus/Explicit: This code uses a direct integration method for an incremental (step by step) solution of the underlying differential equation, which does not need a tangential stiffness matrix. In this way, matieral nonlinearities as well as contact can be obtained as one result of the FEM analysis. Even for extremely high-dynamic impacts, good results can be obtained. But, the nonlinear elasto-plastic material behavior with damage initiation and damage evolution must be characterized with a lot of effort. The principal difficulties of the material characterization are described.
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Linear Dynamic System Analyses with Creo Simulate – Theory & Application Examples, Capabilities, Limitations –: Linear Dynamic System Analyses with Creo Simulate– Theory & Application Examples, Capabilities, Limitations –Jakel, Roland 07 June 2017 (has links)
1. Einführung in die Theorie dynamischer Analysen mit Creo Simulate
2. Modalanalysen (Standard und mit Vorspannung)
3. Dynamische Analysen einschließlich Klassifizierung der Analysen; einige einfache Beispiele für eigene Studien (eine Welle unter Unwuchtanregung und ein Ein-Massen-Schwinger) sowie etliche Beispiele größerer dynamischer Systemmodelle aus unterschiedlichsten Anwendungsbereichen
4. Feedback an den Softwareentwickler PTC (Verbesserungsvorschläge und Softwarefehler)
5. Referenzen / 1. Introduction to dynamic analysis theory in Creo Simulate
2. Modal analysis (standard and with prestress)
3. Dynamic analysis, including analysis classification, some simple examples for own self-studies (shaft under unbalance excitation and a one-mass-oscillator) and several real-world examples of bigger dynamic systems
4. Feedback to the software developer PTC (enhancement requests and code issues)
5. References
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Lineare und nichtlineare Analyse hochdynamischer Einschlagvorgänge mit Creo Simulate und Abaqus/Explicit / Linear and Nonlinear Analysis of High Dynamic Impact Events with Creo Simulate and Abaqus/ExplicitJakel, Roland 23 June 2015 (has links)
Der Vortrag beschreibt wie sich mittels der unterschiedlichen Berechnungsverfahren zur Lösung dynamischer Strukturpobleme der Einschlag eines idealisierten Bruchstücks in eine Schutzwand berechnen lässt. Dies wird mittels zweier kommerzieller FEM-Programme beschrieben:
a.) Creo Simulate nutzt zur Lösung die Methode der modalen Superposition, d.h., es können nur lineare dynamische Systeme mit rein modaler Dämpfung berechnet werden. Kontakt zwischen zwei Bauteilen lässt sich damit nicht erfassen. Die unbekannte Kraft-Zeit-Funktion des Einschlagvorganges muss also geeignet abgeschätzt und als äußere Last auf die Schutzwand aufgebracht werden. Je dynamischer der Einschlagvorgang, desto eher wird der Gültigkeitsbereich des zugrunde liegenden linearen Modells verlassen.
b.) Abaqus/Explicit nutzt ein direktes Zeitintegrationsverfahren zur schrittweisen Lösung der zugrunde liegenden Differentialgleichung, die keine tangentiale Steifigkeitsmatrix benötigt. Damit können sowohl Materialnichtlinearitäten als auch Kontakt geeignet erfasst und damit die Kraft-Zeit-Funktion des Einschlages ermittelt werden. Auch bei extrem hochdynamischen Vorgängen liefert diese Methode ein gutes Ergebnis. Es müssen dafür jedoch weit mehr Werkstoffdaten bekannt sein, um das nichtlineare elasto-plastische Materialverhalten mit Schädigungseffekten korrekt zu beschreiben. Die Schwierigkeiten der Werkstoffdatenbestimmung werden in den Grundlagen erläutert. / The presentation describes how to analyze the impact of an idealized fragment into a stell protective panel with different dynamic analysis methods. Two different commercial Finite Element codes are used for this:
a.) Creo Simulate: This code uses the method of modal superposition for analyzing the dynamic response of linear dynamic systems. Therefore, only modal damping and no contact can be used. The unknown force-vs.-time curve of the impact event cannot be computed, but must be assumed and applied as external force to the steel protective panel. As more dynamic the impact, as sooner the range of validity of the underlying linear model is left.
b.) Abaqus/Explicit: This code uses a direct integration method for an incremental (step by step) solution of the underlying differential equation, which does not need a tangential stiffness matrix. In this way, matieral nonlinearities as well as contact can be obtained as one result of the FEM analysis. Even for extremely high-dynamic impacts, good results can be obtained. But, the nonlinear elasto-plastic material behavior with damage initiation and damage evolution must be characterized with a lot of effort. The principal difficulties of the material characterization are described.
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