Seminar

Grundlagen für Finite Elemente Simulationen Möglichkeiten und Grenzen der FEM

mit Teilnahmebescheinigung

Finite Elemente Simulationen – Grundlagen

Für die Beherrschung von FE-Programmen sind eine erfolgreiche Anwendung der zugehörigen Modellierungstechniken und das Verstehen der Arbeitsweise von FE-Software abso­lute Voraussetzung. Zum notwendigen Rüstzeug gehört ferner die Sensibilisierung für vielfältige Fehlermöglichkeiten in puncto Idealisierung, Elementauswahl, FE-Vernetzung und Übernahme von CAD-Modellen.

Das Seminar vermittelt die wichtigsten Grundlagen und Arbeits­weisen der FE-Methode in kompakter und übersichtlicher Form. Der Prozess der Modellbildung wird durch Diskussion zahlreicher Fallbeispiele erläutert. Ebenso großer Wert wird auf die kritische Auseinandersetzung mit den Ergebnissen gelegt.

Nach dem Seminar sind Sie in der Lage,

  • die Grenzen des Einsatzes und der zu erwartenden Genauigkeiten einzuschätzen.
  • Vorgänge und Problemstellungen ingenieurmäßig zu vereinfachen und zu modellieren
  • die Ergebnisse professionell und zielorientiert auszuwerten sowie sie selbstkritisch zu hinterfragen.
  • die Aussagekraft der Berichte und der darin enthaltenen Inter­pretationen auf die Erwartungen der Auftraggeber abzustimmen.
  • die Möglichkeiten der CAD-Software für bessere FE-Modelle zu nutzen.

Top Themen

  • Möglichkeiten und Grenzen des Einsatzes der Finite Elemente Methode
  • Erfolgreicher Umgang mit Finite Elemente Simulationen – Schritt für Schritt
  • Modellierungsprozesse, um Berechnungsaufgaben richtig zu erfassen und umzusetzen
  • Professionelles Vorgehen bei der Auswertung, Darstellung und Interpretation der Ergebnisse
  • Tipps, wie Sie aussagekräftige Plausibilitätskontrollen durchführen

Ablauf des Seminars "Grundlagen für Finite Elemente Simulationen"

Erfahren Sie im Seminar "Grundlagen für Finite Elemente Simulationen" mehr zu folgenden Themen:

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Programmablauf

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
  • Geometrische und Material-Nichtlinearitäten
  • Nichtlinearität infolge Randbedingungen: Reibungskontakte

Wie funktioniert FEM? Die Lösung ist stets eine Näherung!

  • Verschiebungen im Element-Inneren und Knotenverschiebungen
  • Finite Elemente als Federn
  • Mathematische Gründe der Ungenauigkeiten
  • Extrapolation der Spannungswerte von Integrationspunkten zu den Knoten und Rändern der Elemente

Finite Elemente zur 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 Druckbereich
  • Elastisch-viskoplastisches Materialverhalten
  • Kriechen und Relaxation

Evaluation von Versagenskriterien

  • Fliesskriterien
  • Festigkeitshypothesen

Übungsbeispiel: Festigkeitsanalyse mittels FEM an einem Produkt in der Konstruktionsphase

Dynamische FE-Berechnungen

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

Thermische bzw. thermo-mechanische Untersuchungen

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

Beispiele für nichtlineare FE-Simulationen

  • Stabilitätsuntersuchungen
  • Geometrische und Material-Nichtlinearitäten
  • Nichtlineare Randbedingungen

Effiziente FE-Modelle und zuverlässige Ergebnisse

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

Optimale FE-Modelle mit CAD-Software

  • Vereinfachung des CAD-Modells vor der FE-Modellierung
  • Parametrisierung bei einer Serie von ähnlichen FE-Simulationen
  • Wechsel zwischen 2D- und 3D-Modellen

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.
  • Aussagekräftige Spannungsanalyse von Schweißverbindungen

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: Pumpengehäuse, Werkzeugmaschine
  • Thermomechanische Untersuchung: Brause, Turbinengehäuse
  • Rechnerischer Dichtigkeitsnachweis für den Flansch einer Ölleitung an einem Motorgehäuse
  • Optimierung von Gummi-Metall-Federn

Zielgruppe

Das Seminar "Grundlagen für Finite Elemente Simulationen" richtet sich an:

  • Konstrukteure, Entwicklungs- und Berechnungsingenieure
  • Führungsverantwortliche, welche den Einsatz von FEBerechnungen zielorientiert begleiten und/oder entsprechende Ergebnisse kompetent beurteilen wollen.

Die Teilnehmer verfügen über Vorkenntnisse der Mechanik.

Ihr Referent für das Seminar "Grundlagen für Finite Elemente Simulationen":

Dr. sc. techn. Yasar Deger, Rapperswil

Dr. Deger war Dozent für Technische Mechanik und Finite Elemente Methode am Studiengang Maschinentechnik und Innovation der Hochschule für Technik Rapperswil. Dr. Deger ist bereits über 30 Jahre als Dozent tätig. Während der ganzen Zeit war er zugleich in der Industrie engagiert und darf auf breitgefächerte Erfahrung in der Anwendung der FEM zurückblicken. Insbesondere dynamische und thermo-mechanische Untersuchungen zählen zu seinen Spezialitäten.

Dr. Deger war lange Mitglied im Leitungsausschuss von NAFEMS D-A-CH, einer internationalen Institution zur Förderung/Qualitätssicherung der Simulationstechnik.

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Veranstaltungsnummer : 02SE133

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