Seminar

Grundlagen für Finite Elemente Simulationen: Möglichkeiten und Grenzen der FEM

Finite Elemente Simulationen – Grundlagen

Im VDI-Seminar „Grundlagen für Finite Elemente Simulationen“ lernen Sie praxisorientiert die Möglichkeiten und Grenzen der Finite Elemente Methode (FEM) umfassend kennen. Sie erlernen Grundlagenwissen für die Arbeit mit der FEM. Das Seminar führt Sie zudem Schritt für Schritt an den Umgang mit Finite Elemente Simulationen heran. Alle Teilnehmer bekommen das Buch „Die Methode der Finiten Elemente“ sowie ein VDI-Teilnehmerzertifikat.

Das richtige Basiswissen für FE-Programme

FE-Programme werden immer leistungsfähiger und bedienungsfreundlicher. Dennoch zeigt die Erfahrung, dass nichts ohne das nötige Basiswissen geht. Für die korrekte Anwendung der Modellierungstechniken sind Grundkenntnisse der FEM sowie das Verstehen der Arbeitsweise von FE-Software eine Grundvoraussetzung.

Das Seminar „Grundlagen für Finite Elemente Simulationen“ hilft Ihnen dabei, sich dieses Grundlagenwissen zu erarbeiten. Sie lernen, die Arbeitsweise der FE-Methode zu verstehen. Zudem erlernen Sie den korrekten Umgang mit Finite Elemente Simulationen. Anhand zahlreicher Fallbeispiele erfahren Sie, wie der Prozess der Modellbildung funktioniert und wie Sie sich kritisch mit den Ergebnissen auseinandersetzen.

Nach der Schulung sind Sie in der Lage:

  • Einsatzgrenzen und die zu erwartende Genauigkeit abzuschätzen
  • Problemstellungen zu vereinfachen und zu modellieren
  • Ihre Ergebnisse zielorientiert zu analysieren und selbstkritisch zu bewerten
  • die Aussagen und Interpretationen in Ihren Berichten auf die Erwartungen Ihrer Vorgesetzten oder Auftraggeber abzustimmen
  • optimale FE-Modelle zu erstellen, indem Sie die Möglichkeiten der CAD-Software gezielt nutzen
  • aussagekräftige Plausibilitätskontrollen durchzuführen

Was vermittelt Ihnen die Schulung?

Das 2-tägige Seminar „Grundlagen für Finite Elemente Simulationen“ bietet Ihnen das folgende Programm:

Programm als PDF zum Ausdrucken herunterladen

Programmablauf

Tag 1: 9:00 Uhr bis ca. 17:00 Uhr
Tag 2: 9:00 Uhr bis ca. 17:00 Uhr

Kräftemanagement

  • Grundbegriffe aus der Technischen Mechanik
  • Zusammenspiel von Struktur, Belastung, Lagerung und Material

Modellbildung als ingenieurmäßiger Prozess

  • Modellbildung als Grundhandlung
  • Möglichkeiten und Grenzen der Vereinfachung

Lineare und nichtlineare Problemstellungen

  • Gültigkeit des Überlagerungsprinzips als Grundvoraussetzung für Linearität
  • Geometrische Nichtlinearitäten: Große und kleine Verschiebungen und Verzerrungen
  • Material-Nichtlinearitäten: Plastizität, Hysterese, Verfestigung
  • Nichtlinearität infolge Randbedingungen: Kontakt mit und ohne Reibung

Wie funktioniert FEM? Warum ist die Lösung stets eine Näherung?

  • Zusammenhang zwischen Verschiebungen im Element-Inneren und Knotenverschiebungen
  • Finite Elemente als Federn: Entstehung der Steifigkeitsbeziehungen zwischen Verschiebungen und Kräften an den Knoten
  • Mathematische Gründe der Ungenauigkeiten:
    Numerische Integration zur Bildung der Element-Steifigkeitsmatrizen
  • Extrapolation der Spannungswerte von Integrationspunkten zu den Knoten und Rändern der Elemente

Typische Finite Elemente (1D, 2D und 3D) zur diskreten Beschreibung deformierbarer Körper

  • Stab-Element, Balken-Element
  • Scheiben-Element, Platten-Element

Berücksichtigung von Symmetrien bei der Modellierung

  • Elemente mit rotationssymmetrischem Spannungszustand
  • Symmetrische und antisymmetrische Belastungen
  • Verzerrungen unter nicht rotationssysmmetrischer Belastung
  • Rotationsschalen

Modellierung von Materialverhalten
Beispiele für Materialgesetze

  • Elasto-plastisches Materialverhalten
  • Hyperelastisches Materialverhalten
  • Verhalten im Zug- und Druck bereich
  • Elastisch-viskoplastisches Materialverhalten
  • Kriechen
  • Relaxation

Evaluation von Versagenskriterien

  • Fliesskriterien
  • Festigkeitshypothesen

Übungsbeispiel: Festigkeitsanalyse mittels FEM an einem Produkt in der Konstruktionsphase

  • Klären der Aufgabenstellung
  • Idealisierung
  • Abgrenzungen
  • Vorgehensplanung
  • Modellbildung
  • Pilotstudie
  • Analyse
  • Auswertung
  • Empfehlungen und weiteres Vorgehen
  • Dokumentation
  • Qualitätsmanagement

Dynamische FE-Berechnungen

  • Modale Analyse, Dämpfung
  • Dynamischer Lastfaktor
  • Betriebsschwingungen als Lastfall

Thermische bzw. thermo-mechanische Untersuchungen

  • Grundlagen aus der Wärmelehre
  • Analogie zwischen thermischer und mechanischer FE-Berechnung
  • Thermisch induzierte Beanspruchung

Beispiele für nichtlineare FE-Simulationen

  • Stabilitätsuntersuchungen
  • Material-Nichtlinearitäten
  • Geometrische Nichtlinearitäten
  • Nichtlineare Randbedingungen

Voraussetzungen für effiziente FE-Modelle und zuverlässige Ergebnisse

  • Die Wahl des passenden Elementtyps
  • Die adäquate Anzahl Elemente
  • Anforderungen an Form und Proportionen
  • Problemspezifische lokale Verfeinerung des FE-Netzes

Optimale FE-Modelle dank gezielter Nutzung der Möglichkeiten von CAD-Software

  • Überarbeitung und Vereinfachung des CAD-Modells vor der FE-Modellierung
  • Parametrisierung der Modelle bei einer Serie von ähnlichen FE-Simulationen
  • Wechsel zwischen 2D- und 3D-Modellen mithilfe von CAD-Programmen, z.B. Export der Mittelflächengeometrie eines als Solid erzeugten CAD-Modells

Tipps und Tricks für problemgerechte FE-Vernetzung

  • Übergang vom feinem zum groben Netz
  • Übergang von 2D- zu 3D-Vernetzung
  • Nutzung von Symmetrien
  • Separate Modellierung und Zusammenfügung einzelner Teile
  • Extrudieren, Unterteilen, Vervielfältigen, etc.
  • Umwandlung von CAD-Flächen und -Volumen in 2D und 3D-Elemente
  • Aussagekräftige Spannungsanalyse von Schweißverbindungen ohne explizite Modellierung der Schweißnaht

Qualitätssicherung bei FE-Analysen

  • Ursachen möglicher Fehler bei der FE-Modellierung
  • Ansätze zu deren Erkennung und Behebung
  • Möglichkeiten zur Überprüfung der Ergebnisse

Workshop mit Fallbeispielen

  • Analyse des Schwingungsverhaltens
    • eines Pumpengehäuses
    • einer Werkzeugmaschine
  • Thermomechanische Untersuchung
    • einer Küchenbrause
    • eines Turbinengehäuses
  • Rechnerischer Dichtigkeitsnachweis für den Flansch einer Ölleitung an einem Motorgehäuse
  • Optimierung von Gummi-Metall-Federn durch kombinierten Einsatz von FE-Simulation und Messung

Sie können zum Seminar ein konkretes Beispiel mitbringen oder auch vorab an den Seminarleiter schicken. Konkrete Wünsche für besondere Themenschwerpunkte sind ebenfalls gern gesehen. Jeder Teilnehmer bekommt eine Teilnahmebescheinigung sowie das Buch „Die Methode der Finiten Elemente“ und eine Seminardokumentation.

Für wen das Seminar geeignet ist

Das Seminar „Grundlagen für Finite Elemente Simulationen“ richtet sich insbesondere an:

  • Konstrukteure sowie Entwicklungs- und Berechnungsingenieure aus den Bereichen allgemeiner Maschinenbau, Fahrzeugbau (inkl. Zulieferer), Luft- und Raumfahrt, Anlagenbau, Apparatebau oder Bauwesen.
  • Führungsverantwortliche, die den Einsatz von FE-Berechnungen begleiten und/oder lernen wollen, entsprechende Ergebnisse fachkundig zu bewerten.

Alle Teilnehmer sollten Vorkenntnisse der Mechanik mitbringen.

Ihr Experte Dipl.-Ing. Yasar Deger vermittelt das nötige FEM-Know-how

Die Leitung des Seminars „Grundlagen für Finite Elemente Simulationen“ übernimmt Dipl.-Ing. Dr. sc. techn. ETH Yasar Deger aus Rapperswil in der Schweiz. Yasar Deger ist Dozent für Technische Mechanik und Finite Elemente Methode an der Hochschule für Technik Rapperswil, an der er in dieser Funktion mehr als 30 Jahre lang Erfahrungen gesammelt hat. Er kann zudem vielschichtige Erfahrung in der Anwendung der FEM vorweisen.

Jetzt für das Seminar zu Finite Elemente Simulationen anmelden

Sie wollen sich mit Kollegen zum Thema Finite Elemente Methode und Finite Elemente Simulationen austauschen? Tipps von einem Experten für Ihre konkreten Anwendungen erhalten? Wissen zu FE-Programmen und -Methode erwerben oder auffrischen? Dann melden Sie sich jetzt für das Seminar „Grundlagen für Finite Elemente Simulationen (Möglichkeiten und Grenzen der FEM)“ an.

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01.12 - 02.12.2016 Frankfurt am Main verfügbar 1590 €
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