Praktikum SiSo WS 2016/2017

Ein guter Handwerker haut die Nägel nicht mit der Kombizange in die Wand.  Eines der wichtigsten Fähigkeiten bei (eigentlich: vor) der Benutzung von Software ist es, zur jeweiligen Fragestellung die richtige Software auswählen zu können.  Dazu aber braucht es auch etwas Erfahrung.  Auf der einen Seite muss man wissen, was es für Werkzeuge gibt und wie sie funktionieren, auf der anderen Seite muss man in der Lage sein, die Aufgabenstellungen zu erkennen, zu unterscheiden und einzuteilen.  Dann erst kann man die passenden Werkzeuge zur Aufgabe auswählen.

Download:

• Einteilungsmatrix:  Tabelle-SiSo.pdf (am Ende des Semesters gibt es ein Update dieser Tabelle)

Themen:

• Organisatorisches
• Auffrischung Techn. Mech.: Statik u. Elastostatik
• Einführung in Ansys Workbench
• Balkenbiegung, Spannungs- und Dehnungsanalysen
• Beispiel: Kragbalken

Software:

• Ansys Workbench 15.0 (oder besser) mit den Modulen: DesignModeler, Mechanical

Einführung:

• Wiederholung zur Elastostatik: PDF-Folien-P01

Aufgaben:

• Aufgabe 01:  Einführung in Ansys-Workbench: Kragbalken

Ergebnisse:

• siehe Bild

Themen:

• Verifikation: Plausibilitätsprüfung & Konvergenzanalysen
• Validierung: Vergleich der Simulationsergebnisse mit experimentellen Ergebnissen

Software:

• Ansys Workbench 15.0 (oder besser) mit den Modulen: DesignModeler, Mechanical

Einführung:

• Einführung FEM:  PDF-Folien-P02
• Verifikation, Validierung:  Verifikation & Validierung

Aufgaben:

• Aufgabe 02: Verifikation & Validierung

Ergebnisse:

• Konvergenzanalyse, Elementeigenschaften, Validierungsergebnisse

Themen:

• Anisotrope Werkstoffe:  Beispiel Holz

Software:

• Ansys Workbench 15.0 (oder besser) mit den Modulen: DesignModeler, Mechanical

Einführung

• Werkstoffgesetze, Werkstoffsymmetrien, Anisotropie: PDF-Folien-P03

Aufgaben:

• Rest von Aufgabe 01 erledigen:  Balkenmodellierung mit 1D/2D Elementen und Konvergenzanalys.
• Aufgabe 03: Anisotropie

Ergebnisse:

• Ergebnis-Folien:  Aufg03-Erg.pdf

Thema:

• Nichtlineare Materialmodelle: Plastizität, Kaltumformung ("Work hardening")
• Einführung in Abaqus CAE

Software:

• Abaqus CAE 6.12

Downloads:

• Einführung: Bilinear Isotropic Hardening und Abaqus
• Aufgabe 04:  Plastizität
• Ergebnisse

Thema:

• Geometrische Nichtlinearität durch große Verschiebungen und/oder Drehungen)

Software:

• Ansys Workbench 15.0 (oder höher) mit den Modulen: DesignModeler, Mechanical

Aufgabe:

• Aufgabe 05:  Balkenbiegung mit geometrischer Nichtlinearität

Ergebnisse:

• Ergebnis-Folie:  Aufg05-Erg.PNG

Thema:

• Strukturdynamik:  Modalanalyse = Eigenschwingungsanalyse
• Beispiel:  Eigenschwingungen einer Gong-Klangplatte

Software:

• Ansys Workbench mit den Modulen: DesignModeler, Modal

Aufgaben:

• Aufgabe 07: Modalanalyse einer Klangplatte

Themen:

• Transiente dynamische Analysen
• Implizite vs. explizite Lösungsverfahren

Software:

• ANSYS Transient Structural (Mechanical-APDL-Solver)
• ANSYS Explicit Dynamics (Autodyn-Solver)

Einführung:

• Transiente Dynamik: Implizite vs. explizite Zeitintegration

Aufgaben:

• Aufgabe 08: Transienter elastischer Stoß
  • Video: 2D-Modell, implizit
  • Video: 2D-Modell, explizit
  • Video: 3D-Modell, implizit
  • Video: 3D-Modell, explizit
• Hilfestellung: Buch

Themen:

• Typisches Einsatzgebiet expliziter FE-Solver: Crash-Rechnung
• Hochgeschwindigkeitsvorgänge
• "Faltenbeulen" mit großen Verformungen und exzessivem Selbstkontakt
• Materialversagen aufgrund großer Verformung

Software:

• Ansys Explicit Dynamics (Autodyn-Solver)

Aufgaben:

• Aufgabe 09: Dosenpresse (Kaltumformung, explizit)
  • Dosengeometrie (STEP-Datei)
  • Video
• Aufgabe 10: "Pipe impact" (Hochgeschwindigkeitszusammenprall, Materialversagen)
  • Video

Thema:

• Kopplung von stationären elektrischen und thermischen Feldern
• Im Feld:  Joulesche Erwärmung und Wärmeleitung
• An Feldrändern:  Wärmetransport durch Konvektion und Wärmestrahlung

Software:

• Ansys WB 15.0 (oder höher) mit den Modulen: DesignModeler, Thermal-Electric

Downloads/Links

• Aufgabe 13:  "Thorsten und der glühende Schraubenschlüssel"

Thema:

• Erhaltungssätze
• Finite-Volumen-Löser
• Simulation stationärer Strömungen
• Wahl von Randbedingungen
• Strömung in Rohren mit veränderlichen Querschnitten
• Strömung mit und ohne Reibung/Turbulenzmodelle

Software:

• Ansys Workbench 15.0 mit den Modulen: DesignModeler, Mechanical, CFX

Einführung:

• Script: Grundlagen CFD und FVM

Aufgaben:

• Aufgabe 14:  Wasserdurchströmtes Rohr

Lösung:

• Ergebnisfolien:  Aufg14-Erg.pdf
• Movie, trans. Ström.:  Drossel07-klein.wmv

Thema:

• Strömung gekoppelt mit Wärmetransport
• Wärmetransport durch Konvektion, Wärmeleitung und Strahlung
• Strömung angetrieben durch Freie Konvektion (Auftrieb = Buoyancy)

Software:

• Ansys Workbench 15.0 mit den Modulen: Design Modeler, CFX

Aufgaben:

• Aufgabe 15:  Beheiztes Zimmer

Thema:

• Elektromagnetismus, statische Magnetfelder
• Elektrodynamische Materialeigenschaften
• Verwendung von COMSOL Multiphysics

Software:

• COMSOL Multiphysics, Magnetic-Fields-Interface (Windows)

Downloads/Links

• Aufgabe 16: Magnetostatics
• Vorlage Tokamak: Geometrie

Thema:

• Verwendung von COMSOLs „PDE-Interface“ zur Lösung benutzerdefinierter, gekoppelter Systeme („Equation-Based Modelling“)
• Modellierung von Selbstorganisationsprozessen als Reaktionsdiffusionssystem
• (Makroskopische) Simulation biologischer Systeme

Software:

• COMSOL Multiphysics 5.0, PDE-Interface

Einführung:

• Modellierung biologischer Prozesse als Taxis-Reaktionsdiffusionssysteme

Aufgaben:

• Aufgabe 17: Bakterienkultur