Beanspruchungsgerechtes Konstruieren : Kopplung von CAD und FEM

Abstract

Die Kopplung der Bereiche CAD und FEM ist ein wesentlicher Schritt hin zu dem übergeordneten Ziel des fertigungsgerechten und beanspruchungsgerechten Konstruierens. Neue Bauteile werden mit CAD-Systemen entworfen und deren mechanische Eigenschaften anschließend mittels FEM-Systemen analysiert. Da diese Systeme auf ähnlichen Bauteilgeometrien aufbauen, ist es naheliegend, die im CAD-System vorliegende Geometriebeschreibung für die FEM-Analyse zu übernehmen. Ein direkter Austausch der Geometriedaten scheitert jedoch, da sich die jeweiligen Geometriemodelle stark unterscheiden. Aus diesem Grunde findet herkömmlicherweise kein rechnergestützter Datenaustausch statt. In dieser Arbeit berichten wir über die Konzepte, die Realisierung sowie über erste praktische Einsatzerfahrungen und Systembewertung zu einem Geometrie-Transformator (entwickelt für die Systeme EUCLID und ANSYS), der eine (weitestgehend) automatische Umsetzung der Geometriedarstellungen durchführt und somit einen durchgängigen rechnerunterstützten Prozeß für die Konversion vom CAD- zum FEM-Modell ermöglicht.

The coupling of the two areas of computeraided design (CAD) and finite-element analyses (FEM) marks an important step towards the overall goal of manufacturing and stress-optimized design. New parts are developed with the help of CAD systems and their mechanical and stress characteristics are analysed by means of FEM systems. Since both system types rely on similar geometry it is straightforward to use the CAD geometry also for FEM purposes. A direct exchange of the geometry data will fail because the two geometries are quite different. In this article we report on the concepts, the realization as well as on first practical experiences and system assessment to a so-called geometry-transformer (designed for the EUCLID system and the ANSYS system), which employs an automatic geometry transformation, thus realizing a computer-supported conversion from CAD to FEM geometry.