FdreimalEzudemM2

• Veränderung der plastischen Dehnung nur bei plastischem Fließen möglich
• Plastizität = irreversibel, interne positive Geschichtsvariable nötig
• Bei Änderung der Dehnung kann Verhalten plastisch bleiben oder in elastischen Bereich zurück

Da sich der Zustand von Feldgrößen (z.B. Normalgeschwindigkeit, Kontaktspannung) in Abhängigkeit des Abstands der Kontaktpartner schnell ändern kann

Durchdringung wird durch den Aufbau negativer Kontaktspannungen an der Oberfläche verhindert -> Rückstellkräfte

• Verbund-Kontakt: keine Trennung oder Relativbewegung; lokales Verhalten im Kontaktbereich nicht von Interesse
• Gleitender Kontakt: keine Trennung, Relativbewegung möglich; von Oberfläche abheben ist nicht möglich
• Universeller Kontakt: öffnen des Kontakts möglich, mit und ohne Reibung

• Kontakt zwischen deformierbaren Körpern
• Starre und deformierbare Körper
• Reine Starrkörper
• Selbstkontakt bei großen Deformationen

• In Normalrichtung nur Druckkräfte übertragen
• Tangential nur Schubspannungen (Coulomb) übertragen (wenn reibungsbehaftet)

Es wird mittels des minimalen Abstands in Normalenrichtung in der Momentankonfiguration ermitteln

• Gn > 0 = kein Kontakt, Abstand
• Gn = 0 = idealer Kontakt
• Gn < 0 = Durchdringung (unzulässig, numerisch aber möglich)

• Haften mit maximaler Schubspannung
• Gleiten tritt ein beim Überschreiten der maximal möglichen Schubspannung
• Gleitreibungskoeffizient immer kleiner als Haftreibungskoeffizient
• Richtung von der Schubspannung immer entgegen der Relativbewegung
• Übertragung von Schubspannung nur bis maximale Fließschubspannung (die wird benötigt um Rauheitsgipfel der Oberfläche umzuformen)
• Schubspannungen leisten irreversible Dissipationsarbeit
• Abrupter Abfall von Schubspannung bei Einsetzen von Gleiten
• Von Gleiten zu Haften wird Geschwindigkeit schlagartig null
  • Dadurch bei expliziter Zeitdiskretisierung: Kontaktrauschen
  • Bei impliziter Zeitdiskretisierung: Konvergenzprobleme

• Zuerst geprüft welches gröber vernetzt ist à gröberes ist Master
• Bei gleicher Vernetzung Steifigkeit beachten à steiferes ist Master
• Bei gleicher Steifigkeit wird Fläche beachtet à Master ist das mit größerer Fläche

• Konten zu Knoten Kontakt
  • Nicht mehr relevant, Knoten muss auf Knoten liegen

• Knoten zu Segment Kontakt
  • Prüfen der Knoten der Slave-Seite auf Kontakt mit Segment der Master-Seite
  • Berechnet auf welcher Seite des Segments der Knoten liegt
  • Für alle Kontaktsituationen und Deformationen
  • Nachteil: Beim Aufbringen von Einzelkräften auf Master-Seite wird die reale Verteilung der Knotenspannung nicht gut abgebildet (verschmiert konzentrierte Punktlasten)

• Segment zu Segment Kontakt
  • Höherer Berechnungsaufwand als Segment zu Knoten Kontakt
  • Abbildung der Kontaktbedingungen stark verbessert (vor allem bei Sonderfällen)
  • Kontakt muss nicht flächig erfolgen (z.B. zwischen Kanten)

• Mortar-Kontakt (spezieller Segment zu Segment Kontakt)
  • Bei unterschiedlicher Vernetzung der Kontaktpartner
  • Besonders für implizite Zeitdiskretisierung geeignet
  • Zwischenschicht aus Morat-Elementen mit Mittelung der Normalen von Master & Slave

Kontaktsuche zur Feststellung, welche Knoten und Segmente sich kontaktieren können. Ist eine rechenintensive Aufgabe insbesondere bei dynamischen Simulationen

Bucket-sort-Algorithmus zur Effizienzsteigerung:

• Einteilung der Knoten in Buckets über äquidistantes Raster
• Zugehörigkeit in einem Bucket über Ortskoordinaten
• Jetzt genügt Prüfung in des Buckets, in dem der Slave-Knoten liegt und angrenzende Buckets
• Für nähesten Master-Knoten Prüfung anliegender Master-Segmente auf Kontakt mit Slave-Knoten
• Resultierendes nichtlineares Gleichungssystem wird iterativ gelöst

• Multi-Point-Constraint = kinematische Zwangsbedingungen für Slave-Knoten
• Slave-Knoten Verschiebungen sind keine unabhängigen Variablen mehr
• Bewegung der Slave-Knoten ist durch mehrere Master-Knoten vorgegeben

• Reaktionskräfte („Strafterme“) auf Slave-Knoten sobald gn < 0, senkrecht zur Master-Segment
• Kraft ist proportional zur Eindringtiefe
• Die Kontaktsteifigkeit ist von Materialparametern und Dimension von Master- & Slave-Segment bestimmt
• Globaler oder bauteilbezogener Skalierungsfaktor
• Nachteile:
  • Verbleib leichter Durchdringung, da Skalierungfaktor sehr klein für gn = 0
  • Zur Vermeidung müsste Faktor erhöht werden
    • das führt zu Oszillationen von Feldgrößen (Kontaktrauschen)
    • Konvergenzprobleme bei impliziter Zeitdiskretisierung
  • Einführung viskose Dämpfung zur Verringerung von Kontaktrauschen
  • Unerkannte Durchdringung bei asymmetrischen Kontakten

Lambda wird als Nebenbedingung im Prinzip der virtuellen Arbeit verwendet und erzwingt, dass gn= 0

• Vorteile:
  • Kontaktbedingung wird nahezu exakt eingehalten
  • Bestimmung des Skalierungsfaktors für die Kontaktsteifigkeit entfällt
• Nachteile:
  • Spezielle Gleichungslöser nötig, hohe Hardwareanforderungen
  • Nicht für explizite Zeitdiskretisierung geeignet
  • Ggf. verschlechterte Konvergenz bzw. hohe Anzahl an Iterationen nötig
  • Ggf. keine Lösung falls gn = 0 nicht erfüllbar

Mischung aus Lagrange- und Penalty-Verfahren

• Vorteile:
  • Verbesserte Konvergenz (erlaubt keine Durchdringung)
  • Iterative Minimierung der Durchdringung
• Nachteile:
  • Hoher Rechenaufwand
  • Nur für implizite Zeitdiskretisierung

Das V-Modell strukturiert den Entwicklungsprozess systematisch und nachvollziehbar, es bildet Zusammenhänge zwischen Entwicklungsphasen (linke Seite des V) und den Validierungsphasen (rechte Seite des V). Die FEM-Simulation findet typischerweise in der Entwicklungsphase auf der linken Seite des V-Modells Anwendung. Ihr Zweck ist das Verhalten des Produkts virtuell zu analysieren und vor der Fertigung von realen Prototypen Aussagen darüber zu treffen. Dadurch kann man Schwachstellen früh erkennen, beheben und somit Kosten sparen.

Die Streuflüsse und das Sättigungsverhalten im Magnetkreis, Verluste für die thermische Auslegung und elektromagnetische Kräfte, um die strukturmechanische Auslegung zu vollziehen, Belastung Pressverband

Thermisch: Ohmsche Verluste, Streufehler

Strukturmechanisch: Kräfte / Biegemomente, Schwingungsanregung

Hauptziel ist es die Temperaturverteilung in den Bauteilen zu untersuchen und die Wechselwirkung untereinander

Kritische Bauteile: Wicklungen (Isolierung schmilzt), Magneten (verlieren Magnetismus) und Wälzlager (Lagerspiel wird geringer)

Montagekräfte, übertragenes Drehmoment und Beulen

Abgestrahlte Schall-Leistung und die Tonalität -> Soundfile kann erstellt werden

Strukturmechanik: E-Modul, Poissonzahl und Streckgrenze

Thermodynamik: Viskosität, Dichte, Wärmeleitfähigkeit

Elektromagnetik: relative Permeabilität, magnetische Suszeptibilität, Eisenverluste

Druck/Spannung/Dehnung, Richtung, Schergeschwindigkeit, Frequenz, Rauheit

Anisotropie beschreibt die Richtungsabhängigkeit. Eine Eigenschaft im Material verhält sich je nach Richtung unterschiedlich. Sie ist das Gegenteil von Isotropie

Sie stellen eine wichtige Stütze dar und dienen als Werkstoffdatenbank mit Durchschnittwerten, sie liefern außerdem wichtige Informationen über Fertigungsprozesse, Lieferanten und CO2 Daten. Man kann durch ein 3-stufiges Screening Materialien anhand von Eigenschaften oder Referenzmaterialien filtern und so die Werkstoffauswahl optimieren

Oberflächenparameter (Rauigkeit, Rauigkeitsprofil, Textur),

Bearbeitbarkeit (Schweißbarkeit, Gießbarkeit),

Beständigkeit (Korrosionsbeständigkeit, gegen Chemikalien),

Kosten (Rohmaterial, Herstellungsverfahren, Logistik)

Nachhaltigkeit (Carbon Footprint, Wasserverbrauch, Kinderarbeit)

Gesetzgebung (REACH, Normen)

Außenring, Innenring, Wälzkörper und Käfig, evtl. Lagerdeckel

Unter radialer Lagerluft versteht man das Spiel zwischen Wälzkörper und Außen/-Innenring. Es ist maßgeblich für die Lebensdauer von Wälzlagern zuständig und kann bei Unterschreitung zu frühem Versagen führen.

Besonders kritisch ist, dass viele Faktoren die Lagerluft beeinflussen und so das Spiel reduzieren können, was in einer verminderten Lebensdauer resultiert. Einflüsse sind z.B. mechanische Spannungen (Pressverband), mechanische Kräfte (Fliehkraft), Biegemoment, Wärmeausdehnung und der elektrische Strom durch das Lager kann zu Funkenerosion führen

Längspressverband -> Fügen mit Kraft, Glättung der Rauheitsspitzen (theoretisch weniger übertragbar)

Querpressverband -> fast kraftlos, Schrumpfen, Dehnen, Ölpressverband (generell mehr, denn Rauheitsprofil verhakt sich ineinander)