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Technisches Magazin Ausgabe 1 | 2021

SIMULIA | Tipps & Tricks |
Dr.-Ing. Sven Reinstädler, Consultant FEM

Effiziente Bearbeitung komplexer Strukturen mit Abaqus/CAE

Der Aufbau von großen Finite-Elemente-Modellen erfordert Methoden und Funktionen für die effiziente Bearbeitung. Im folgenden Beitrag stellt unser Experte nützliche Tipps am Beispiel einer komplexen Werkzeugmaschine vor.

Die zunehmende Rechenleistung und -kapazität ermöglicht die numerische Analyse großer Finite-Elemente-Modelle. So können mittlerweile selbst die Bewegungen von Mehr-Körper-Systemen, die sich aus einer Vielzahl von Bauteilen zusammensetzen, mit dem Finite-Elemente-Programm Abaqus in adäquater Zeit berechnet werden. Ein CAD-Modell kann in Abaqus/CAE komfortabel und schnell importiert werden, jedoch muss der Simulations-Experte, in Anbetracht der Aufgabenstellung und der erforderlichen Rechenzeit, i.d.R. entscheiden, welche Bestandteile er im Finite-Elemente-Modell berücksichtigt. An dieser Stelle sei dem Institut für Spanende Fertigung (ISF) der TU Dortmund gedankt, das uns die CAD-Daten aus Abb. 1  zur Verfügung gestellt hat.

CATIA-Modell-1
Abb. 1: CAD-Daten der Hobelmaschine

Die dargestellte Hobelmaschine besteht aus 1366 Einzelteilen, die mit File > Import > Part in das Abaqus Assembly importiert wurden. Neben den Hauptbestandteilen: Grundgestell, Portal, Schlitten etc. sind eine Vielzahl von  Schrauben enthalten, die hier mit Fasteners abgebildet werden sollen, so dass sich das Finite-Elemente-Modell auf wenige Bestandteile (Abaqus Parts) reduziert. Zunächst wird empfohlen, alle Einzelteile, wie in Abb. 2 dargestellt, zur Abaqus Assembly zu laden.

Import-1
Abb. 2: Abaqus Assembly

Der Name von einzelnen Parts (hier: Instances) kann über die Schaltfläche Query Information abgefragt werden, wenn man in der zugehörigen Dialogbox die Option Instance attributes auswählt (siehe Abb. 3). Der Name, der anschließend ausgewählten Instance, wird unmittelbar in der Message Area angezeigt.

Attributes-1

Abb. 3: Abfragen von Instance attributes

Ist der Name bekannt, kann die ausgewählte Instance mit Anwendung der Abaqus-Filter-Funktion (siehe Abb. 4) auch schnell im Instance-Container des Strukturbaumes ausgewählt werden. Die selektierte Instance kann nun über das Kontextmenü ausgeblendet oder ganz aus dem Assembly mittels Delete... entfernt werden. Ist das Assembly auf die wesentlichen Instanzen reduziert, kann (wieder über das Kontextmenü) komfortabel mit Switch to part/model context auf die Part-Ebene eines Bauteils gewechselt werden. Das zugehörige Finite-Elemente-Netz ist dort schnell und übersichtlich angelegt.  

Abb4-1

Abb. 4: Filtern von Instances – Switch to part/model context