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Hallo,

mir ist bekannt, dass einige FEM Programme Spannung und Verschiebung normiert berechnen und erst danach mit entsprechenden Faktoren multiplizieren um die jeweiligen werkstoffabhängigen Ergebnisse zu erzielen.
Meine Frage ist nun: Arbeitet CATIA FEM genauso?

Der Hintergrund ist folgender: Ich möchte eine Elastomer-Membran berechnen, was ja allein wegen des nichtlinearen Dehnungsverhaltens höchst problematisch ist. Deshalb geht es mir primär auch nur darum, die Stellen an denen die höchste Spannung auftritt, anzeigen zu lassen.

Wenn CATIA wirklich mit normierten Spannungen rechnet, könnte ich auf eine teilweise Linearisierung der Werkstoffverhaltens sowie das Bestimmen weiterer erforderlicher Werkstoffkennwerte verzichten, ohne das ohnehin nur optisch bewertete Ergebnis zu verändern.

Schon einmal vielen Dank für eure Hilfe

Grüße
Johannes

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Hallo,

CATIA berechnet die Verschiebung und leitet daraus die Spannung ab.
Nichtlineare elastische Materialien kann CATIA nicht berechnen.

Aber ich denke wenn Du eine Belastung für die Membrane wählst die klein genug ist,
um die nichtlineariatät zu vernachlässigen wirst Du brauchbare Ergebnisse kriegen wo die max. Spannung auftritt.
Aber wie das dann mit Steigender Belastung weitergeht?

Wenn Du es genau wissen willst mußt Du den ABAQUS fragen.

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kri

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Zunächst vielen Dank für die Antwort. Mir ist klar, dass ich bei elastischen Werkstoffen nur qualitative Ergebnisse bekomme.

Meine wichtigste Frage lautet aber nach wie vor, ob eine Änderung der wesentlichen Werkstoffkennwerte eine wesentliche Änderung des (momentan nur optisch ausgewerteten) Ergebnisses hervorruft?

Falls das nämlich nicht der Fall sein sollte, kann ich mir das Zusammentragen weiterer Werkstoffkennwerte sparen. Darum geht es mir momentan primär.

Grüße
Johannes

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Hallo,

meine Erfahrung, fast egal wie der Werkstoff heißt. Ich rechne gerade mit verschiedenen Kunststoffen für das gleiche Bauteil.
Das E-Modul schwankt zwischen 4000 bis 10000, die Zugfestigkeit zwischen 85 bis 195, die Biegeknickzahl zwischen 0,31 bis 0,36.
Die Ergebnisse schwanken, bei gleichen Randbedingungen, zwischen 2% bis 4%.

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kri

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wie kann man denn mit einem system rechnen, welches keine nichtlinearen Materialien rechnen kann? Wenn das auch alles wäre, auch manche Verschiebungen werden in CatiaFE nicht gerechnet (Vergleichstest CATIA/ABAQUS/IDEAS/PRÜFSTAND, obgleich das Catia modell von einem Langjährig erfahrenen Menschen gestaltet worden ist...

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Esthetik ist keine Frage des Betrachters

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@hypersonic,

man rechnet mit CATIA wenn der Arbeitgeber sagt, wir rechnen mit CATIA.

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kri

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@kri
Ist dem Arbeitsgeber denn nicht darueber informiert was das system kann und was nicht?
Ich meine Kunststoff laesst sich in den seltesten Faellen linearelastisch rechnen, um sinvolle Ergebnisse zu erhalten....haben Sie persoenlich auch Erfahrungen mit anderen Solvern?

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Esthetik ist keine Frage des Betrachters

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Hallo,

ich kenne als nur noch den LCsolver (Catopo), mit dem Solver und Catia erreicht man vergleichbare Ergebnisse.

Linearelastisch passt bei uns ganz gut, da das Bauteil X bei z.B. 85°C die Verformung Y nicht überschreiten darf.
E-Modul, Zugfestigkeit... bei 85°C sind bekannt.
Also rechnen wir bei 85°C (steht so im Lastenheft ist Höchsttemp.) und wissen bei niedriegen Temperaturen sieht alles besser aus.

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kri

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Begibt man sich da nicht ein bisschen auf Glatteis?
Stahl ist das einzige Material welches sich nichtlinear bis zur Proportionalitätsgrenze rechnen lässt...alle anderen Materialien weisen gar keine linearen E Modulue auf! (Dauerhaltbarkeitsuntersuchungen)

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Esthetik ist keine Frage des Betrachters

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OK, Dauerfestigkeit geht mit CATIA nicht. Aber die Materiallieferanten haben genaue Datenblätter ihrer Materialien bei verschiebenen Temperaturen. Also rechnet man mit den Materialkennwerten bei der höchsten geforderten Temperatur.
Das heißt man erstellt sich ein Benutzematerial mit diesen Kennwerten z.B. PAGF40_100°C und rechnet damit, und man weiß unter 100°C ist man besser.
Und wenn ich weiß mein Bauteil schafft die geforderte Belastung bei 100°C ist mir eigentlich egal ob die Verformung bei 50°C 40% oder 50% oder... beträgt.
Und falls man es doch wissen möchte, Benutzermaterial für 50°C erstellen, zuordnen und die Rechnung nochmal laufen lassen.

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kri

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ja, da muss ich ihnen recht geben, aber ist das nicht ein wenig unflexibel?
Zeitabhängige Rechnung in Verbindung mit solchen nichtlinearen phenomänen um grenzsituationen ausloten zu können ist somit ja leider auch nicht möglich...habt ihr denn noch ein system mit solchen fähigkeiten?
Ausserdem bewegt ihr euch dort in sehr engen korridoren was die definitionen der Randbedingung angeht, wenn ihr ein wenig über den definierten zwangsgrössen seit, werdet ihr eine Rechnung erhalten die nicht mehr tragbar ist...ist es denn dann nicht auf dauer besser einen besseren solver zu verwenden?

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Esthetik ist keine Frage des Betrachters

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Wir haben erst letztes Jahr mit FEM angefangen. Ich denke als nächstes werden evtl. die CATIA-Lizensen erweitert.
Für uns hat CATIA allerdings einen sehr großen Zeitvorteil, da Konstruktion ebenfalls auf CATIA läuft. Man nimmt dann einfach das Bauteil und lässt es automatisch vernetzen.
Dann die Randbedingungen und Lasten definieren und es kann gerechnet werden.
Erkenntnisse aus der Analyse können sofort wieder in CATIA umgesetzt werden. Z.B. Rippen, Sicken... und 10min später läuft die nächste Berechnung mit dem modifizierten Bauteil.

Ich denke CATIA-FEM ist nicht das non-plus-ultra der FEM. Aber als implementierte Lösung liefert es sehr gute Ergebnisse die sehr schnell umgesetzt und gegengeprüft werden können.

Ich glaube auch nicht das CATIA-FEM als dirkte Konkurenz zu NASTRAN, ABQUS... gedacht ist. Dann würde sie auch genau so teuer sein. Sondern es ist ein mächtiges Zusatzwerkzeug für den spezialisierten Konstrukteur.

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kri

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ja aber nehmen wir beispielsweise die in einem implementierten system erstellten netze so lässt sich verallgemeinern dass sie doch eher schlechterer Natur sind und so beispielsweise Verformungen und somit auch in Folgerung Spannungen falsch darstellen.
Auch der einzelne Eingriff auf einzelne Elemente in einem Netz ist nicht in der Form gewährleistet wie man es bräuchte um eine Analyse sinnvoll durch zu führen, die erstellung von ersatzsysteme ist zu primitiv, singularitäten werden automatisch ausgebessert etc.
Ich meine dass nicht als nieerschmetternder besserwisser, verstehen sie mich da bitte nicht falsch, aber ich denke dass einige grosse Fehler bei der Berechnung auftreten, welche für einen Konstrukteur mit keinerlei richtiger Erfahrung mit einem professionellen system nicht offensichtlich sind, auch ist die Frage der correllation zwischen Prüfständen etc nicht gegeben.
Wir haben einmal versucht eine Kurbelwellentorsionssteiffigkeit in CATIA FE zu bestimmen, vergleichsweise in I-DEAS und Abaqus, beides vollwertige FE systeme.
Einige Spannungen und Verformungen wurden in CATIA FE nicht berücksichtigt, obwohl die Berechnung von wegen Freiheitsgeraden, Lasteinleitung etc "CATIAKORREKT" erfolgt sind. I-DEAS und Abaqus wichen unter 0.3% voneinander ab, wobei CATIA eine Abweichung jenseits der 7% Grenze aufwies, somit kein Ergebnis berichtete welches Verwertbar war. (und die Kurbelwellentorsionssteiffigkeit einer Kurbelwelle ist nun mal weiss Gott kein schwieriges Beispiel, zumal es nur ein segment gewesen ist...)

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Esthetik ist keine Frage des Betrachters

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Wie bei allen anderen Programmen gilt auch bei CATIA FEM, dass man sich schon mit dem auskennen sollte, was man da macht.
Allerdings ist, und da muss ich Kri recht geben, für den 08/15 Maschinenbauer die direkte Implementierung des FEM Moduls in CATIA einer der nicht wegdiskutierbaren Vorteile. Und genau das ist auch Ziel des CATIA FEM Moduls. Es soll dem Konstrukteur die Chance gegeben werden mit minimalem Aufwand die für die Konstruktion wichtigen Faktoren (also meist Verformungen und Spannung) qualitativ und quantitativ zu bestimmen.

Die Fähigkeiten des ELFINI Solvers bei statischen Lastfällen liegen übrigens durchaus in einem Bereich der mit speziellen FEM Modulen vergleichbar sind. Die in der Literatur angegebenen Abweichungen zwischen Versuch und Theorie von +/- 5% sind mit der Genauigkeit der meisten anderen Solver durchaus vergleichbar. (Übrigens zeigten Vergleichsrechnungen bei uns an der FH, dass die 5% durchaus zutreffend sind).
Aber wie bei allem anderen gilt natürlich auch hier, dass man sich schon ein paar Gedanken machen sollte.
Das automatische Netz kann man bei CATIA durchaus auch manuell optimieren. Und wenn man über die Advanced Meshing Tools verfügt erkenne ich kaum einen Unterschied zu anderen FEM Programmen. (Außer vielleicht die geringe Elementenzahl).

CATIA FEM ist sicher nicht die High-End Lösung, aber für den allgemeinen Anwendungsfall durchaus annehmbar.
Zudem gibt es Funktionen, die andere FEM Programme kaum bieten.
So ist zum Beispiel die Verbindung mit der Knowledgeware ein interessantes Feature.

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Mit knowledgeware muss ich dir recht geben, jedoch bezweifele ich stark dass CATIA in der Lage ist netze in der Qualität von Hypermesh oder ansa zu generieren....ausserdem ist das Modell welches wir verglichen haben von einem erfahrenen CATIA FE Anwender erstellt worden, da bei einer Kurbelwellen - torsionssteiffigkeitsanalyse jedoch nur eine Verschiebung berechnet werden sollte, finde ich sind 7% zu hoch, 5% bei Spannung wären akzeptabel...ausserem bezweifele ich ja auch nicht die Daseinsberechtigung des FE moduls, es ist jedoch nur als "preanalyzer" einsetzbar um dem Konstrukteur eine grobe Marschrichtung vor zu geben, auch sollte man sich von dem Gedanken entfernen dass ein von fe unberührter konstrukteur in der Lage ist auf Knopfdruck berechnungen zu generieren deren Qualität annehmbar ist.
Wir haben uns auch lange mit implentiertools beschäftigt (haben vergleiche rechnen lassen) und sind der Meinung dass diese Tools nur in der Lage sind bis zu einem sehr beschrenkten Grad Ergebnisse zu liefern...eben als wegweiser...

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Esthetik ist keine Frage des Betrachters

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