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Hallo zusammen,

ich möchte mich bei euch erkundigen, was ein sinnvolles Vorgehen ist um FEM zu lernen.

Und zwar ist mein Ziel mich ins Gebiet der FEM einzuarbeiten um mittelfristig für die Firma Festigkeitsberechnungen durchführen zu können. (eine Berechnungsingenieurstelle, die mit einem sehr erfahrenen Berechner besetzt ist existiert bereits)

Mir stellt sich aber im Moment die Frage, was hier eine zielführende Vorgehensweise wäre.

Was sind übliche Wege um sich in das Gebiet einzuarbeiten?
Was ist zielführend?

In meinem Maschinenbaustudium hatte ich mit Steifigkeitsmatrizen, Numerischer Mathematik, Continuumsmechanik, Lagrange Dynamik, partielle Differenzialgleichungen und ein klein wenig auch mit FEM zu tun. Da es doch schon einige Jahre her ist und ich während dem Studium aus zeitlichen Gründen Herleitungen und höhere Matehmaik meist aussen vorgelassen, weshalb ich das Wissen gerne sauber neuaufarbeiten möchte.

Mein Ziel ist es, dann auch zu wissen, was ich überhaupt mache. Mir ist es noch in lebendiger Erinnerung, dass ich als Student alles ziemlich ominös fand, da es nahezu unendlich viele Möglichkeiten gibt, unplausible Resultate zu erzeugen.
Besonders die Wahl der richtigen Elementtypen, Berechnungsweisen  und das Setzen der Randbedingungen bereiteten mir sehr viel Kopfzerbrechen. Ich war völlig überfordert. 

Wie könnte ich - wenn ich mal mit der Theorie durch bin -  den Link von der Theorie zur Praxis? Gibt es da auch Lehrmaterial dazu? Und wenn ja, welche Bücher/Kurse/Schulungen/Fernvorlesungen/.... könnt ihr empfehlen?

Schonmal vielen Dank für die Gedanken und Antworten

[Diese Nachricht wurde von alimios am 01. Mrz. 2013 editiert.]

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Für den Anfang als ersten Tip, bekannte Systeme nachrechnen oder mit einer konventionellen Handrechnung verifizieren.
Und dann ein wenig mit den Einstellungen spielen um sich deren Einflüsse vor Augen zu führen.
Du musst technische Mechanik verstehen dann ist es ganz einfach!

lg jens 

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Hallo alimios,

um diese Thematik besser verstehen zu können, braucht man Kenntnisse darüber "warum eine Konstruktion" überhaupt stabil wird.
Denn es ist nicht ausreichend irgendwo Material zu verbauen was der Stabilität nicht dient.
Dazu gehören "massive" Kenntnisse in der Schwerpunktberechnung und dem Verschiebersatz von Steiner, um letztendich ein brauchbares Flächenträgheitsmoment zu berechnen, auch ohne FEM (oder wie das Zeug noch so heisst).

Ein Tipp von mir:
Nichts ist vergleichbar so stabil, wie ein Doppel T-Träger.

MfG. Zeinerling

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... Einspruch zu Doppel T-Träger : bei Torsion macht der ganz schön schlapp.

Aber im Ernst. Das Wesentliche ist erst die Gleichgewichtsbedingungen immer im Hinterkopf zu haben und damit zuerst einmal die Ergebnisse zu vergleichen.
Ein guter Weg - da man dabei immer auf die Tabellenergebnisse zurückgreifen kann - ist der gute alte Biegebalken.
Zuerst mit Balkenelementen, dann mit Scheiben-Elementen (Schalenelement in der Ebene) etc. nachrechnen und sehen und vergleichen wie die Ergebnisse sich unterscheiden. Dabei ruhig die Ergebnisse von 4- Knoten mit denen von 8-Knoten Elementen vergleichen.
Dann kommt es auch noch daruf an in welchem Themenfeld man sich bewegt: Statik, Schwingungen + Dynamik, Stabilitätsprobleme (Knicken und Beulen).
Also immer vom sicheren Terrain der analytischen Ergebnisse aus aufs Eis trauen und auch blaue Flecken in Kauf nehmen. Das wird wohl eine Zeitspanne im Minimum von einem halben Jahr in Anspruch nehmen.
Hier noch ein Link zu Buchtipps : http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum99/HTML/000915.shtml#000022

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Gruß
Gerd   

[Diese Nachricht wurde von smittytomcat am 02. Mrz. 2013 editiert.]

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Zitat:

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Original erstellt von alimios:
Wie könnte ich - wenn ich mal mit der Theorie durch bin -  den Link von der Theorie zur Praxis?

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Die erforderlichen Theorieinhalte wurde bereits genannt: Numerische Mathematik, technische Mechanik, Festigkeitslehre, ggf. Plastizitätstheorie und Werkstoffkunde, falls die Anwendungsfälle in diese Bereich hineinreichen.

Des weiteren natürlich muss das jeweils zur Anwendung kommende FEM-Programm beherrscht werden. Das heißt, man muss nicht nur wissen, welcher Button was bewirkt, sondern auch, wo welche Einstellung welchen numerischen Effekt hervorruft oder wie bestimmte Fehlermeldungen zu interpretieren sind. Das allerdings ist in der Praxis normalerweise das Geringste der zu bewältigenden Lernstoffe.

Der entscheidende Link zwischen Theorie und Praxis besteht in den Anwendungsfällen in Eurem Unternehmen, und für die kann es schlicht keine Bücher, kein Lehrmaterial, keine Schulungen und kein Consulting geben.

Will sagen: Um bei Euch den Bogen zwischen Theorie und Praxis zu schließen, es es unumgänglich, so viele Anwendungsfälle wie nur irgend möglich aus Eurer Firma zu simulieren und die Resultate mit praktischen Tests und Versuchsergebnissen abzugleichen. Sonst simuliert man im luftleeren Raum und Berechnungen und Realität haben nichts miteinander zu tun.

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Hallo zusammen,

herzlichen Dank für eure Antworten

Zitat:

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Du musst technische Mechanik verstehen dann ist es ganz einfach!

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Technische Mechanik sollte ich eigentlich verstehen.
Aber das sagt mir dann ja nicht, dass es Probleme macht, wenn zylindrische Kontaktflächen zwischen Körpern durch was Eckiges approximiert werden.

Zitat:

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Dazu gehören "massive" Kenntnisse in der Schwerpunktberechnung und dem Verschiebersatz von Steiner, um letztendich ein brauchbares Flächenträgheitsmoment zu berechnen, auch ohne FEM

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Das sind Themen, die von den 4.5 Jahren Uni hängen blieben

Zitat:

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Ein Tipp von mir: Nichts ist vergleichbar so stabil, wie ein Doppel T-Träger.

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Wenn es immer so einfach wäre, bräuchte man kein FEM.

Aber es ist bestimmt ein guter Start um mal ein Gefühl dafür zu bekommen, da habt ihr Recht.

Zitat:

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Das wird wohl eine Zeitspanne im Minimum von einem halben Jahr in Anspruch nehmen.

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Das wär super, da ist etwa die Zeitspanne mit der wir rechnen und die ich auch bekomme.

Zitat:

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Hier noch ein Link zu Buchtipps : http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum99/HTML/000915.shtml#000022[/QUOTE]

Dankeschön

Zitat:

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Die erforderlichen Theorieinhalte wurde bereits genannt: Numerische Mathematik, technische Mechanik, Festigkeitslehre, ggf. Plastizitätstheorie und Werkstoffkunde, falls die Anwendungsfälle in diese Bereich hineinreichen.

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Wunderbar, hab ich alles mal gelernt. Dann schaue ich mal, dass ich die Unterlagen hervorkrame und ich das Wissen wieder auffrischen kann.

Zitat:

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Des weiteren natürlich muss das jeweils zur Anwendung kommende FEM-Programm beherrscht werden. Das heißt, man muss nicht nur wissen, welcher Button was bewirkt, sondern auch, wo welche Einstellung welchen numerischen Effekt hervorruft oder wie bestimmte Fehlermeldungen zu interpretieren sind.

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Die Programme wären zum einen Ansys und dann eben auch  MSC (Patran/Nastran/Marc/SimXpert)
Hauptsächlich Mehrkörpersachen und hauptsächlich Festigkeitsberechnungen, aber ab und zu stehen auch Strömungs- und Thermoanalysen auf dem Tagesplan. Das Unternehmen ist zu klein um für jedes Gebiet einen Spezialisten zu haben.

Von den letzeren Zeit Punkten hab ich noch gar keine Ahnung (ausser dass ich an der Uni 3 Semester Thermodynamik und 2 Semester Fluiddynamik lernte - da aber in reiner Handrechnung).

Zitat:

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Der entscheidende Link zwischen Theorie und Praxis besteht in den Anwendungsfällen in Eurem Unternehmen, und für die kann es schlicht keine Bücher, kein Lehrmaterial, keine Schulungen und kein Consulting geben.

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Schade.
Gibt es dennoch irgendwo eine gut dokumentierte Sammlung verschiedener Anwendungsfällen mit denen man Üben könnte?
Je breiter gestreut die Anwendungsfälle sind umso besser, denn das werden sie im Betrieb auch sein (ich arbeite bei einem Ingenieursdienstleister).

Ich werde aber sicher mal schauen, was von früheren Projekten vorhanden ist und ob die Sachen so dokumentiert sind, dass ich an ihnen lernen kann.
Aber eigens zu Übungszwecken zusammengestellte und gut dokumentierte Übungsaufgaben wären vermutlich noch etwas effizienter.

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Zitat:

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Original erstellt von alimios:
Je breiter gestreut die Anwendungsfälle sind umso besser, denn das werden sie im Betrieb auch sein (ich arbeite bei einem Ingenieursdienstleister).

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Böse Falle. Diese Ingenieurdienstleister haben in den allermeisten Fällen das ganz große Problem, dass sie keinen direkten Kontakt mit den jeweils zu behandelnden Anwendungsfällen haben. Um das mal an meinem eigenen Anwendungsbereich zu illustrieren: Ich selbst kann jederzeit in unserer Fertigung Einblick in unsere Prozesse nehmen, Werkzeuge ausmessen, produzierte Teile untersuchen und ausmessen, Umformkräfte, Materialstärken, Umformtemperaturen, Materialkennwerte und weitere wichtige Einfluss-, Prozess- und Ergebnisgrößen direkt aus dem realen Vorgang abgreifen und damit meine Simulation kalibrieren und validieren. Ein Ingenieurdienstleiter könnte das alles nicht, deshalb würde es auch niemals Sinn machen, dass ein solcher Dienstleister für uns simulieren würde.

Ich kann daher nur bei meiner Empfehlung bleiben: Beim Erlernen von FEM so viel Abgleich mit der Realität wie nur irgend möglich suchen. Auch wenn das natürlich bei einem Dienstleister deutlich komplizierter sein dürfte als in einem Industrieunternehmen, wo man die zu untersuchenden Prozesse und Objekte direkt vor der Nase hat.

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@ Callahan
"Ich selbst kann jederzeit in unserer Fertigung Einblick in unsere Prozesse nehmen, Werkzeuge ausmessen, produzierte Teile untersuchen und ausmessen, Umformkräfte, Materialstärken, Umformtemperaturen, Materialkennwerte und weitere wichtige Einfluss-, Prozess- und Ergebnisgrößen direkt aus dem realen Vorgang abgreifen und damit meine Simulation kalibrieren und validieren. Ein Ingenieurdienstleiter könnte das alles nicht, deshalb würde es auch niemals Sinn machen, dass ein solcher Dienstleister für uns simulieren würde."

Da muss ich dir leider widersprechen, genau alles das was du aufgeführt hast mache ich bei meinen Kunden, bzw. lasse ich machen!

Wenn du von der Variante rechnet das mal schnell, darf aber nix kosten sprichst, dann hast du sicherlich Recht.
Wenn es aber um eine Enge Zusammenarbeit im Rahmen einer durch organisierten Produktentwicklung geht bist du auf dem Holzweg.
Wenn ich neue Projekte annehme schaue ich mir zuerst das Unternehmen und seine Möglichkeiten an, dann gibt es ein Pflichtenheft in dem alles geregelt ist und eine sehr sehr enge Zusammenarbeit mit dem Entwicklungsteam beim Kunden. Auf Kundenseite ist meist auch ein Mitarbeiter namentlich benannt, der für mich zuarbeitet und Daten als auch Geometrie aufbereitet.

Das ist also nur eine Frage der Organisation.

Sicherlich es kostet aber bei großen Projekten ist eine Sinnvolle Bearbeitung anders nicht möglich!

lg Jens

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Zitat:

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Original erstellt von alimios:
Besonders die Wahl der richtigen Elementtypen, Berechnungsweisen  und das Setzen der Randbedingungen bereiteten mir sehr viel Kopfzerbrechen.[Diese Nachricht wurde von alimios am 01. Mrz. 2013 editiert.]

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Für die praktische Anwendung der FEM empfehle ich dieses Buch. Das gibt viele Tipps, Tricks und Praxishinweise - ohne sich allzu sehr ins Theoretische zu verlieren.

[Diese Nachricht wurde von Mustaine am 04. Mrz. 2013 editiert.]

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Zitat:

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Original erstellt von Jens2001:
Das ist also nur eine Frage der Organisation.

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Oder des Knowhow-Schutzes. Wir simulieren nämlich aus genau diesem Grund selbst, da wir niemals einem externen Unternehmen wie einem Dienstleister in diesem Umfang Einblick in unsere Technologie gewähren würden.

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"Oder des Knowhow-Schutzes."
da sehe ich nun überhaupt kein Problem, gerade in Zeiten in denen die goßen renommierten Markenhersteller so ziemlich alles outsourcen bis hin zur Entwicklung.
Ohne ein gesundes Vertrauensverhältnis geht es natürlich nicht.
Wenn man natürlich versucht den Dienstleister zu knebeln und fürn Appel und nen Ei rechnen läßt (gestörtes Verhältnis) dann kann es sicherlich schon mal Probleme geben.
Wenn das Verhältnis jedoch nach dem Motto Leben und Leben lassen läuft, wäre der Dienstleister ein Idiot wenn er seine gewonnenen Einblicke an die Konkurrenz weitergibt.
Das der Dienstleister Know How aufbaut ist klar aber genau dies ist zwingend notwendig und sollte ja im Interesse des Kunden liegen.
Wenn der Kunde damit ein Problem hat, ist er sowieso nicht an einer langfristigen Zusammenarbeit auf einer partnerschaftlichen Basis interessiert!
Solche Projekte / Kunden würde ich dann schlicht und einfach ablehnen!

lg Jens

Angestellte können übrigens auch kündigen, und die Gefahr, dass diese dann direkt zur Konkurrenz gehen schätze ich weitaus größer ein!

[Diese Nachricht wurde von Jens2001 am 04. Mrz. 2013 editiert.]

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Zitat:

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Original erstellt von zeinerling:

Ein Tipp von mir:
Nichts ist vergleichbar so stabil, wie ein Doppel T-Träger.

MfG. Zeinerling

[/i]

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Genau, wenn Doppel T-Träger, dann schon IPB-Träger.

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Zitat:

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Original erstellt von Callahan:
Böse Falle. Diese Ingenieurdienstleister haben in den allermeisten Fällen das ganz große Problem, dass sie keinen direkten Kontakt mit den jeweils zu behandelnden Anwendungsfällen haben.

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Kann ich so nicht bestätigen. Wenn man Messdaten braucht, ist es selten ein Problem danach zu fragen oder selber welche zu erheben. Das klappt fast immer völlig unkompliziert. Kunden, die Geld in die Hand nehmen um einen Dienstleister zu beauftragen, möchten für ihr Geld brauchbare Ergebnisse und sind sich durchaus bewusst, dass der Dienstleister dazu auch Informationen braucht um gute Ergebnisse liefern zu können.
Manche Ingenieure aus meinem Betrieb sind manchmal monatelang vor Ort beim Kunden.

Firmen die solche Daten nicht zugänglich machen wollen stellen keine Dinestleister an. Das macht dann wirklich keinen Sinn irgendwas ins Blaue hinaus zu rechnen.

Normalerweise wird man aber ohnehin nicht eigens für Berechnungen angestellt (das ist nicht unser Hauptaufgabengebiet - wir bieten eigentlich nur Entwicklungsdinestleistungen), sondern wir machen komplette Neuentwicklungen vom Konzept über die Konstruktion bis hin zur Montagebegleitung.
Der Auftrag für Berechnungen kommt daher fast immer intern, z.B. um herauszufinden, welchen Arbeitsraum man hat oder auch für Festikeitsprüfungen/-optimierungen.

Aber ich bin mir durchaus bewusst, dass es - besonders zu Beginn - durchaus ein Nachteil ist, immer wieder andere Anwendungsgebiete zu haben, da man natürlich nie so tief in der Materie drin steckt, wie wenn man jahrelang im selben Fachgebiet tätig ist.
Aber ich denke, dass die Vielfalt längerfristig durchaus auch Vorteile mit sich bringt.Und man mit den Jahren dank Vielfalt ein tieferes Verständnis für Modellbildung, Fehlerquellen, Simulation, ect. bekommt, da man als Dienstleister kaum je einen Punkt erreicht, an dem das meiste Routinearbeit ist und man zwar viel kann, aber nur noch wenig dazulernt.

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Zitat:

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Original erstellt von alimios:
Wenn man Messdaten braucht, ist es selten ein Problem danach zu fragen oder selber welche zu erheben. Das klappt fast immer völlig unkompliziert.

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Wenn Ihr die Möglichkeit dazu habt: Umso besser. Dann kann ich meine Empfehlung zum Erlernen von FEM nur noch einmal unterstreichen: So viel und so intensiv den Abgleich mit der Realität wie nur irgend möglich suchen.

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wenn ihr schon einen erfahrenen Berechner habt, lass Dir seine Berechnungsreports geben. Daraus kann man manchmal durchaus Orientierung und Anregung ziehen. Wenn der Kollege nicht damit raus rueckt ist das kein so tolles Vorzeichen.

Was Jens2001 und alimios zum Thema Ingenieurdienstleister sagen kann ich nur unterschreiben. Unsere Erfahrung als ID ist: ist ein Unternehmen serioes an einer Zusammenarbeit interessiert, ist es auch gewillt angemessen zu entlohnen, angemessene Zeiten zur Abwicklung einzuraeumen, sich auszutauschen was relevante Information betrifft. Da ein geeigneter Informationsaustausch/abgleich ja im eigenen Interesse liegt, sprich realistische Ergebnisse oftmals erst ermoeglicht.

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Gruesse,
Frank Exius
IFE Deutschland  www.ife-ansys.de
Mo-Fr 9:00-18:00 Uhr durchgaengig

[Diese Nachricht wurde von ife am 08. Mrz. 2013 editiert.]

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Ich komme mal wieder zurück zum Thema!
Nämlich die Pros und Contras von Denstleistern interessieren den Fragesteller glaube ich nicht.

Ich würde Dir empfehlen, dass du dir ein gefestigtes Wissen in Festigkeitslehre sowie der Mechanik der verschiedenen Werkstoffe erarbeitest. Gerade für die Interpretation der erzielten Ergebnisse ist die Festigkeitslehre wichtig. Natürlich musst Du Dich auch mit den Grundlagen der FEM beschäftigen. Ich finde letzteres hängt viel vom FE-Programm ab mit dem du einsteigst. Lernst du auf Ansys Workbench bekommst du (meiner Meinung nach) nicht viel mit was hinter den "Knöpfchen" die du anklickst abläuft. Auch die Ansys Hilfe ist meiner Meinung nach deutlich schlechter als die Hilfen von Abaqus und RADIOSS und erschwert so die Einarbeitung in die theorethischen Hintergründe der FEM... Mit welchem Programm wirst Du arbeiten?

Grüße
Kampf-Ameise

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