Zutaten - was müssen Sie liefern?
Eine FEM-Berechnung benötigt im Wesentlichen drei Zutaten: Geometrie, Material und Lastfälle
Geometrie
Die Bauteilgeometrie können Sie in Form von 3D-CAD-Daten liefern. Folgende Formate sind möglich:
- Siemens NX (*.prt)
- CatiaV4 (*.model)
- CatiaV5 (*.CATPart, *.CATProduct)
- Step 203/214/242 (*.stp, *.step)
- IGES (*.igs, *.iges)
- DXF/DWG mit Einschränkungen (verteuert den Ablauf, da erst ein 3D-Modell erstellt werden muss)
Material
- Für metallische Werkstoffe genügt in der Regel eine Materialnummer oder eine andere gängige Bezeichnung (z.B. 1.0038, S355, EN AW 7020 T6).
- Falls ein plastisches Verhalten untersucht werden soll, müssen Streckgrenze, Zugfestigkeit und Bruchdehnung bekannt sein. Alternativ kann ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm für die Berechnung verwendet werden.
Besonderheiten bei Faserverbundwerkstoffen
- Für Faserverbunde muss meist eine detaillierte Abstimmung zu Lagenaufbau, Faserorientierung, Faservolumengehalt und Materialqualität erfolgen.
- Ich verfüge über eine umfangreiche Datenbank mit Kennwerten für glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK) und carbonfaserverstärkten Kunststoff (CFK).
- Da das Material erst bei der Bauteilherstellung entsteht, ist der Hersteller verpflichtet, die Eigenschaften durch entsprechende Versuche an Probekörpern nachzuweisen. Gerne unterstütze ich Sie bei dieser Prozedur.
Lastfälle
Einspannung
- Zu einer Lastfalldefinition gehört zunächst eine korrekte Einspannung: wo wird das Bauteil wie festgehalten?
- Ist die Einspannung in allen Richtungen fest oder gibt es freie Drehungen um eine oder mehrere Achsen?
- Evtl. ist die Einspannung elastisch? Ein vereinfachtes Modell kann ggf. Nachgiebigkeiten der Umgebung abbilden.
Mögliche Lastfalldefinitionen
- Kräfte und Momente
- Streckenlast
- Druck/Sog
- Erzwungene Verformung
- Beschleunigung
- Winkelbeschleunigung
- Für Lebensdauer-/Ermüdungsberechnungen: Angabe der Lastspielzahl
Beispiele für branchenspezifische Lastfalldefinitionen:
- DIN EN 1991 (Bauwesen): Einwirkungen auf Tragwerke, z.B. Eigenlasten, Nutzlasten, Windlasten, Schneelasten
- DIN EN 12663 (Schienenfahrzeugbau): Festigkeitsanforderungen an Wagenkästen von Schienenfahrzeugen, z.B. Beschleunigungslasten statisch/Ermüdung in x/y/z, aerodynamische Lasten bei Zugbegegnung/Tunneldurchfahrt
- Germanischer Lloyd, Richtlinie für die Zertifizierung von Windkraftanlagen: Winddruck durch 50-Jahres-Bö, Bremsmoment bei Notabschaltung
