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Hallo verehrte Catia-Gemeinde,

hier ein weiterer post der Rubrik „Neuling braucht Eure Hilfe“.
Ich arbeite mich zurzeit in das Programm CATIA V5R12 ein und konnte mittels eurer Diskussionen mir schon ein paar Problematiken erschließen.

Ich bin dabei eine Flugsteuerung eines Kleinflugzeuges zu konstruieren und mittels einer Kinematik simulierbar zu machen. Das hat auch soweit ganz gut geklappt: eine kleine „Teststeuerung“ besteht bereits und lässt sich auch animieren. Jetzt stehe ich vor folgenden Problematiken und komme im Moment nicht weiter:

1. Die existierende Flugsteuerung besteht aus Gestängen und
  Winkelverbindungen. Ich bräuchte aber eine Bedienung der 
  Steuerflächen (z.B. Seitenruder) mittels Seilverbindungen, die
  sich ja dann bekanntermaßen „Aufwickeln“ (krümmen) lassen
  müssen. Wie kann man so etwas verwirklichen?

2. Als Aufgabe gilt es dann noch das Übersetzungsverhältnis zwischen
  Steuerorgan(Steuerknüppel oder –horn) und den Steuerflächen an
  einer/m beliebigen Stange/Seil dazwischen zu ermitteln. Also zum
  Beispiel wie viel Grad muss das Steuerhorn bewegt werden, damit
  das Höhenruder um 1 Grad ausschlägt. Lässt sich das mit Sensoren
  erstellen oder gibt es da andere Möglichkeiten?

3. Ist es dann auch möglich in dem erstellten Modell die Ruder mit
  einer Kraft bzw. dessen Aufhängung mit einem Moment zu
  beaufschlagen um somit einen Kräfteverlauf am Steuerknüppel zu
  erhalten?

Wäre super wenn jemand mir da eine Hilfestellung geben könnte.

Grüße, Mike.

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Hallo Viper_1980,

um die Interaktionen in Deinem System richtig abbilden zu können ist es nötig in der Simulation auch dynamische Effekte abzubilden. Das ist mit den kinematischen Möglichkeiten innerhalb CATIA V5 nicht möglich.
So sind z.B. die Seillängung,aerodynaische Effekte (Bedienkräfte verändern sich...) etc. sicher von großer Bedeutung.
Zur virtuellen Lösung von Fragestellungen, die reale physikalische Effekte berücksichtigen sollen reicht eine kinematische Simulation nicht aus. Hierzu wird in der Regel die Mehrkörpersimulation eingesetzt. Eine vollständige CAD Kinematik kann als Ausgangspunkt für die Mehrkörpersimulation eingesetzt werden. Man ergänzt/ersetzt nun Kraftelemente (wie. zB. Kontaktelemente, Feder-/Dämpfereinheiten, Gummilager, Zusatzkräfte (z.B. Aerodynamik) etc.) und erhält ein virtuelles Modell, an dem man nun z.B. Dinge wie Du sie unter 3.) abfragst studieren kann. Natürlich gibt es auch die Möglichkeit ganze Regelkreise in der Simulation zu berücksichtigen.

Gruß
HolländerD

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LMS Deutschland GmbH   
Dominique.Hollaender@lms-GmbH.de
<http://www.lmsintl.com>

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Hi HolländerD,

danke für die schnelle Antwort. Sieht so aus als hätte ich zu hohe Erwartungen an Catia gesetzt 
Mal sehen ob ich dich richtig verstanden hab: ein dynamisch bewegliches Seil lässt sich nicht erstellen, da in Catia nur starre Körper modeliert werden können.
Bei meinem zweiten Punkt mit dem Übersetzungsverhältnis kam ich jetzt so weit, dass ich über die Sensoren an den Gelenken mir die Winkeländerung über die Zeit hab ausgeben lassen (Excel-File). Somit kann ich zumindest mit einem Taschenrechner das Verhältnis berechnen.
Den dritten Punkt meintest du mit einer Mehrkörpersimulation in Angriff zu nehmen. Da bin ich mit meinem Wissen in Rückstand und verstehe nicht wie das gemeint ist bzw. funktioniert. Ist das mit einem weiteren Tool von Catia erstellbar?

Danke für deine Hilfe,

Grüße, Mike

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Hallo Viper_1980,

in Realität treten in jedem System Kräfte und Momente auf. Denkt man z.B. an einer Fahrzeuglenkung: Der Fahrer bringt ein(e) Kraft/Moment am Lenkrad auf. Am Rad selbst wirkt ein Widerstandsmoment (durch Reibung), das der Lenkbewegung entgegenwirkt. Zusätzlich treten im Übertragungspfad weitere Effekte auf ( z.B. Spiel im Lenkgetriebe oder hydraulische Effekte bei einer Servolenkung...), die zur Bestimmung von sich einstellenden Lenkwinkeln von Bedeutung sind und berücksichtigt werden müssen. Natürlich beeinflussen Fahrzeugeffekte (wie z.B. Radlastschwankungen durch Fahrzeugneigung etc.) das ganze zusätzlich.
Möchte man dies alles in einem virtuellen Prototypen berücksichtigen muß man den Schritt von der Kinematik zur Dynamik gehen.

Mit der Mehrkörpersimulation kann man eben diese DYNAMIK berücksichtigen. Jedes Bauteil hat hier entsprechender seiner Geometrie/Material eine Masse und einen Massenträgheitstensor. Man kann Kräfte/Momente definieren (z.B. Lenkmoment), Spiel definieren (z.B. im Lenkgetriebe), Hydraulisches Verhalten abbilden (z.B. Servolenkung) und z.B. auch Geschwindigkeiten definieren (z.B. Lenkwinkelverlauf über Zeit (Trägheitseffekte).

Es gibt nun Mehrkörpersimulations-Zusatztools für V5 (nicht "von CATIA"). Vorstellen kann man sich das dann als einen zusätzlichen Workbench in der CATIA-Umgebung.
Der Vorteil: Ich erhalte einen virtuellen Prototypen, der reales, dynamisches Verhalten widerspiegelt. Oft wird relativ viel Zeit investiert um mit Laws,Rules etc. die Bewegung eines Systems künstlich zu erzeugen. Am Ende hat man dann aber noch immer ein rein kinematisches Modell mit den angesprochenen Nachteilen.

Gruß
HolländerD

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Hi,

okay, verstehe die Problematik. Und sieht so aus als wäre das viel zu Aufwendig, um sich da nochmal weiter reinzuarbeiten.
Wenn man nun die kinematische Simulation weglässt und die Steuerung statisch für eine Momentaufnahme betrachtet, kann man dann vielleicht bei einem eingegebenen Moment unter Vernachlässigung dynamischer Effekte wie Trägheit, Gelenkspiel, Biegung etc. sich eine Kraft ausgeben lassen? Also ganz einfache mechanische Betrachtung: Kraft, Hebelarm, Moment.
Wenn somit Näherungen zustande kommen bin ich auch schon glücklich 

Danke für die Mühen, Mike.

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Hallo,

es gibt da einen MKS modul für V5 vom ADAMS seit einem Jahr

gruß

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Hi Viper1980,

sowas kannst Du mit CATIA FEM direkt machen. Das Problem hier: Welche Randbedingungen (Kräfte,Momente; Einspannbedingungen etc.) nehme ich an?
Und schon sind wir wieder bei der Mehrkörpersimultion ;-)(ein zentrales Feature ist hier z.B. der "Load-Transfer"; hier wird genau das gemacht was Du beschreibst: zu einem bestimmten Zeitpunkt werden die Lasten (Kräfte, Momente) ermittelt und mit diesen dann ein entsprechender Loadcase in CATIA FEM aufgesetzt). Übrigens ist der Aufwand für eine solche MKS sehr abhängig vom Detailierungsgrad. Ein einfaches Modell, daß Deinen Mechanismus vereinfacht wiedergibt ist sicher sehr schnell erstellt (vorausgesetzt die CATIA Daten liegen vor).

Gruß´

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