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FEM-Berechnung für Maschinenbauingenieure

Einführung in die Simulation mit Ansys Workbench

von Klaus Figel
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151 pages
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Anhand vieler Beispiele wird in diesem Buch der Einstieg in die Nutzung moderner Finite Elemente Programme (FEM) als Werkzeug zur konstruktionsbegleitenden Berechnung im Maschinenbau erarbeitet.
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Über den Autor

Prof. Dr.-Ing. Klaus Figel ist seit 1993 Professor an der Fakultät Maschinenbau der Hochschule Kempten. Dort sind seine Fachgebiete in der Lehre und in der Forschung: Innovative Produktentwicklung, CAD, Konstruktion, Maschinenelemente und die Finite Elemente Methode als Werkzeug zur konstruktionsbegle...

Mehr über Klaus Figel
Description
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Reviews

Anhand vieler Beispiele wird in diesem Buch der Einstieg in die Nutzung moderner Finite Elemente Programme (FEM) als Werkzeug zur konstruktionsbegleitenden Berechnung im Maschinenbau erarbeitet. Der Schwerpunkt ist dabei der systematische Aufbau geeigneter Simulationsmodelle. Die prinzipiell softwareunabhängige Vorgehensweise wird anhand des FEM-Programms Ansys Workbench erklärt. Nach dem Studium dieses Buches sollte der Leser in der Lage sein, einfache Simulationsmodelle zu erstellen, damit zuverlässige Berechnungsergebnisse zu erzielen und schwerwiegende Berechnungsfehler zu vermeiden. Das Buch richtet sich in erster Linie an Studierende des Maschinenbaus und verwandter Studiengänge ist aber auch als Unterstützung für alle noch unerfahrenen Anwender von FEM-Programmen geeignet.

Vorwort

  1. Einführung
    1. Einleitung
    2. Grundgedanke der FEM
    3. Einsatzgebiete der FEM
    4. Historie 12
  2. Einführung in die FEM – Theorie
    1. Prinzipielle Lösungsschritte der FEM
    2. Fehlermöglichkeiten bei der FEM – Berechnung
  3. Ansys Workbench
    1. Leistungsfähigkeit von Ansys Workbench
    2. Benutzeroberfläche von Ansys Workbench
    3. Ablauf einer typischen FEM – Berechnung
  4. Ein kleines Einführungsbeispiel
  5. Aufbau eines Simulationsmodells
  6. Vorbereitung der Geometrie
    1. Symmetrie
    2. Geometrievereinfachung
    3. Lastangriffsflächen
  7. Definition von Randbedingungen
    1. Allgemeine Hinweise
    2. Lagerungen
    3. Lasten
    4. Aufbringen von Randbedingungen
  8. Beispiel: Lagerbügel
    1. Realität und Modellbildung
    2. Berechnungsmodell und Ergebnisse
  9. Vernetzung
    1. Netzgenerator
    2. Einflussmöglichkeiten auf ein FEM – Netz
  10. Variantenrechnung
  11. Auswertung der FEM – Berechnungen
    1. Verformungen
    2. Spannungen und Dehnungen
    3. Sicherheiten
    4. Weitere Hilfsmittel zur Auswertung
  12. Modellierung von Verschraubungen
    1. Normschrauben
    2. Bauteilbelastung durch Schraubenkräfte
  13. Beispiel: Kolbenstangenauge
  14. Flächenmodelle
  15. Werkstoffdefinition
  16. Bericht
  17. Beispiel: Feder für ein Mobiltelefonladegerät
  18. Baugruppen
    1. Kontaktarten
  19. Handhabung großer Baugruppen
  20. Beispiel: Baugruppe mit mehreren Einzelteilen
  21. Bauteilbeurteilung
  22. Aufgabenstellung
    1. statischer Festigkeitsnachweis
    2. Dynamische Bauteilbeanspruchung
    3. Festigkeitsnachweis nach FKM-Richtlinie
    4. Lebensdauerabschätzung
  23. Beispiel: Festigkeitsnachweis für eine dynamische Bauteilbelastung
  24. Modalanalyse
  25. Beispiel: Modalanalyse einer Winkelschleiferabdeckung
  26. Temperaturfeldberechnung
  27. Beispiel: Thermisch/mechanische Berechnung eines Zylinderkopfes
  28. Topologieoptimierung
  29. Einige Überlegungen zur Modellbildung
  30. Beispiel: Handpackzange
  31. Beispiel: Wagenheber
  32. Beispiel: Spannelement
  33. Beispiel: Korkenzieher
  34. Beispiel: Zwetschgenentkerner
  35. Ausblick
  36. Literaturverzeichnis
Fröhlich, Peter
Sehr gutes, übersichtliches und leicht verständliches Einsteigerbuch mit vielen guten Beispielen!
3. April 2013 um 08:22
Gutes, anschauliches und sehr leicht verständliches Buch zum Einlesen in FEM mit vielen praktischen Problemen und deren Lösungen. Geht allerdings nicht sehr in die Tiefe.
26. März 2013 um 11:36
J.B.
Gute und anschauliche Einführung in die FEM-Berechnung. Das Buch ist sehr anwendungsorientiert und geht jedoch auch auf wesentliche Aspekte der Theorie ein.
11. Januar 2013 um 10:45
Matthias Stiefenhofer
Modellbildung und Simulation versuchen ein Abbild der Realität zu kreieren. Das Buch zeigt eindringlich, dass dieses Ziel im Bereich FEM nur bei korrekter Wahl aller Randbedingungen tatsächlich auch erreicht werden kann. Dabei werden die benötigten mathematischen Grundlagen zur FEM vom Autor in einer auch für Studenten des Maschinenbaus verständlichen Form dargestellt. Auf jeder Seite ist die Erfahrung des Autors spürbar, wobei die Ruhe im Schreibstil gepaart mit einer lockeren und flüssigen Sprache ein sehr angenehmes Lesegefühle entstehen lassen - mit einem Satz: "So sollten oder müssen technisch orientierte Bücher geschrieben sein." Interessante Projektbeispiele kombiniert mit allgemeinen Überlegungen zur Modellbildung runden das Buch ab und schließen den Kreis zum Ausgangspunkt einer seriös durchgeführten Simulation im Bereich der Finiten Elemente.
11. Januar 2013 um 10:32
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