2.8 DER 3D-KONVERTER Z88G
3D-CAD-Programme enthalten
mitunter sog. Automesher, die das 3D-Modell in finite Elemente zerlegen
können. Das so erzeugte Netz kann sodann in einem wählbaren Format
passend für diverse FEA-Programme abgespeichert werden.
Zwei dieser FE-Formate sind das
NASTRAN-und das COSMOS-Format für die gleichnamigen FEA-Systeme.
Z88G ist entwickelt und getestet
für Pro/ENGINEER von Parametric Technology, USA. Pro/ENGINEER muß
die Option (den Zusatzmodul) Pro/MECHANICA enthalten. Achten Sie
darauf,
daß Sie in Pro/ENGINEER die Materialdaten und dgl. (z.B. für Stahl,
es kommt nur auf den E-Modul und die Querkontraktionszahl an) definiert
haben.
Dann können Sie nach
Erzeugung Ihres 3D-Modells auf den Menüpunkt FEM gehen,
definieren
ein Koordinatensystem (das mit Z88 harmonieren muss!) und fügen
Kräfte und Verschiebungen ein. Das kann an einzelnen Punkten sein, die
Sie
vorher als Bezugspunkte setzen, bei Platten auch Druck,
gleichmäßig. Vergessen Sie ab Pro/ENGINEER Wildfire 2 nicht,
eine Analyse zu definieren, sonst werden keine Randbedingungen
übergeben.
Verändern Sie ggf. die
Netzkontrollwerte. Lassen Sie das Netz erzeugen mit Erzeuge Modell,
dabei ist der Elementtyp zu wählen, z.B. Tetraeder. Gegen Sie
es
dann mit Ausgabe Modell aus, wählen Sie NASTRAN oder COSMOS/M
und dazu linear oder parabolisch. Bei Abfrage des
Dateinamens
geben Sie z88g.nas für NASTRAN-Files und z88g.cos für
COSMOS-Files ein.
Dann starten Sie den Konverter
Z88G. Wählen Sie den Datei-Typ aus und geben Sie den zu erzeugenden
Element-Typ an. Z88G erzeugt dann automatisch die Eingabedateien Z88I1.TXT, Z88I2.TXT und Z88I3.TXT, ggf. auch Z88I5.TXT.
Ändern Sie ggf. anschließend von Hand
darin einzelne Daten wie Materialgesetze und Integrationsordnung.
Die erzeugten Dateien sollten Sie
einem Test mit dem Filechecker Z88V unterziehen. Dann sollten Sie vor
einem
Rechenlauf mit Z88O plotten. Stellen Sie fest, daß z.B. ein 3D-Modell
völlig platt ist, dann haben Sie in Pro/ENGINEER ein
Koordinatensystem CS0 definiert, das nicht zu Z88 paßt. Sie brauchen
dann
nur in Pro/ENGINEER ein neues Koordinatensystem festlegen, das Sie bei
der
Modellausgabe als Bezug mit angeben.
Es lassen sich die Z88-Typen
erzeugen:
Tetraeder
Nr.16 (in Pro/ENGINEER Tetraeder
parabolisch)
Tetraeder
Nr.17 (in Pro/ENGINEER Tetraeder
linear)
Scheibe
Nr.14 (in Pro/ENGINEER Schalen
Dreieck parabolisch)
Scheibe Nr.7 (in Pro/ENGINEER Schalen Viereck
parabolisch)
Platte Nr.18 (in Pro/ENGINEER Schalen Dreieck parabolisch)
Platte Nr.20 (in Pro/ENGINEER Schalen Viereck
parabolisch)
Torus Nr.15 (in Pro/ENGINEER Schalen Dreieck
parabolisch)
Torus Nr.8 (in Pro/ENGINEER Schalen Viereck
parabolisch)
Torus Nr.15 (in Pro/ENGINEER Schalen Dreieck
parabolisch)
Torus Nr.8 (in Pro/ENGINEER Schalen Viereck
parabolisch)
Bitte beachten Sie, daß der
Konverter nur im Falle von NASTRAN-Dateien auch direkt Drucklasten aus
Pro/ENGINEER übernehmen kann; es wird dann zusätzlich die Datei Z88I5.TXT für
Strecken-und Flächenlasten
generiert. Für COSMOS-Dateien ist dies nicht vorgesehen. Hier müssen
Drücke über Einzelkräfte auf die Knoten definiert sein.
Wie gehen Sie vor? Wählen
Sie zunächst NASTRAN oder COSMOS-Datei:
Wenn Sie NASTRAN anwählen, wird die Datei Z88G.NAS, bei Anwahl von
COSMOS
die Datei Z88G.COS geladen. Sie müssen also wissen und angeben, welche
Datei Sie zuvor erzeugt haben.
Im nächsten Schritt
müssen Sie angeben, ob Volumenelemente, Scheiben, Platten oder Tori
erzeugt werden sollen. Das liegt daran, daß Pro/ENGINEER nur den FE-Typ
Schale oder Volumen kennt. Auch hier müssen Sie das Passende angeben,
d.h.
was Sie bereits in Pro/ENGINEER vorbereitet haben.
(Wählen Sie vor dem Start
den Typ der zu erzeugenden Elemente aus. Bei UNIX geht das sinngemäß
im Consolmodus)
Das Erzeugen von
Volumenkörpern ist einfach. Spannender wird's bei Schalen, Platten und
Tori (axialsymmetrischen Elementen): Hier erzeugen Sie in Pro/E
zunächst
einen Volumenkörper mit einer (geringen) Dicke. Setzen Sie besonders
bei
Tori Bezugspunkte für Auflager. Wechseln Sie dann in
Pro/MECHANICA
und geben Sie bei Modell ferner Idealisierungen > Schalen
>
Mittenflächen an. Damit verschwindet die Tiefenausdehnung. Bei
Tori
achten Sie darauf, daß Sie gedanklich in Zylinderkoordinaten arbeiten:
Ihr Koordinatensystem liegt auf der Rotationsachse und der
"Volumenkörper" auf den entsprechenden Radien:
So erzeugt man in Pro/ENGINEER
(hier Wildfire) Toruselemente. Bei Platten und Schalen geht man
sinngemäß vor
Beachten Sie: Diese Dateiformate,
besonders das NASTRAN-Format, ändern sich fast täglich. Warum sollte
man sie auch konstant lassen? Das COSMOS-Format ist stabiler, fehlt
aber seit Pro/ENGINEER
Wildfire. Leider. Sie sollten bei Pro/E-Versionen bis Pro/E-2001
COSMOS-Dateien erzeugen und ab Wildfire NASTRAN-Dateien. Bei
Pro/E-Versionen bis
Pro/E-2001 müssen Sie die erzeugten NASTRAN-Dateien überprüfen
und ggf. korrigieren: Materialwerte werden als inkorrekte
Gleitkomma-Zahlen wie
z.B. 2.06+5 angegeben, ändern Sie solche Werte in das saubere
Zahlenformat, hier entweder 206000. oder 2.06E+5.
Trotzdem: Z88G sieht ganz harmlos
aus, aber bei richtigem Gebrauch ist es ein sehr mächtiges Werkzeug,
mit
dem Sie im Handumdrehen sehr große FEA-Strukturen an Z88 übergeben
können.