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Konstruktionskriterien
Werden Konstruktionskriterien für eine Studie verwendet, so muss Folgendes angegeben werden:
• Konstruktionsziel für die Studie
• Randbedingungen für Fertigung und Geometrie
• Für die Fertigung des Modells zu verwendende Materialien
Sie können mehrere Konstruktionskriterien für eine Studie definieren, es kann jedoch jeweils nur ein Kriterium aktiv sein. Während der Topologieoptimierung und beim Generieren von Konstruktionen werden nur die aktiven Konstruktionskriterien berücksichtigt. Es wird nur die Zielmasse der beibehaltenen Geometrie berücksichtigt.
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Sie werden möglicherweise feststellen, dass die Masse des generierten Körpers leicht vom festgelegten Ziel abweicht. Für genauere Ergebnisse wird empfohlen, eine kleinere Netz-Elementgröße anzugeben.
Den als beibehalten, ausgeschlossen und Ausgangsgeometrie ausgewiesenen Körpern sind u.U. Materialien zugewiesen. Während der Topologieoptimierung und beim Generieren von Konstruktionen werden die folgenden Materialien berücksichtigt:
• Ausgewiesene Körper – Die den einzelnen Körpern zugewiesenen Materialien werden ignoriert, und das in den aktiven Konstruktionskriterien definierte aktive Material wird berücksichtigt.
• Nicht ausgewiesene Körper – Die den einzelnen Körpern zugewiesenen Materialien werden berücksichtigt.
So definieren Sie Konstruktionskriterien für die Studie
1. Klicken Sie auf Konstruktionskriterien hinzufügen (Add Design Criteria). Das Dialogfenster Konstruktionskriterien (Design Criteria) wird geöffnet:
2. Wählen Sie bei Konstruktionsziele (Design Goals) die Ziele auf Grundlage Ihres Studientyps aus.
Studientyp
Konstruktionsziel-Auswahl
Strukturmechanische Studie
Wählen Sie eines der folgenden Elemente:
• Wählen Sie Steifigkeit maximieren (Maximize stiffness) aus, und geben Sie den Zielvolumen-Prozentsatz oder die Zielmasse an, und wählen Sie eine Einheit aus der Liste aus.
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Standardmäßig ist das Zielvolumen (in %) im Konstruktionsziel ausgewählt. Das Zielvolumen ist der Prozentsatz des Ausgangsgeometrie-Volumens.
Wenn Sie einen Körper als beibehaltene Geometrie ausweisen, ohne die Ausgangsgeometrie zu definieren, ist das standardmäßige Konstruktionsziel "Masse einschränken".
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• Wenn das Zielvolumen das Konstruktionsziel ist, wirken sich die Eigenschaften des aktiven Materials nur minimal auf das Optimierungsergebnis aus.
• Wenn Sie unterschiedliche Optimierungsergebnisse für unterschiedliche Materialien wünschen, sollten Sie die Zielmasse als Konstruktionsziel auswählen.
• Wählen Sie Masse minimieren (Minimize mass) aus, und geben Sie den Sicherheitsfaktor an.
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Zur Verwendung des Sicherheitsfaktors muss das Material einen Wert für die Streckfestigkeit aufweisen. Definieren Sie den Wert für die Streckgrenze für das Material.
Das Material, das den nicht ausgewiesenen Körpern zugewiesen ist, muss auch einen Wert für die Streckfestigkeit haben.
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Eine Kombination aus Sicherheitsfaktor als Konstruktionsziel und der Randbedingung Verschiebung (Displacement) wird nicht empfohlen. Verwenden Sie nur eine Option.
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Führen Sie Simulation für die Ausgangsgeometrie aus, um eine Vorstellung über den Erfolg der Optimierung mit dem gewünschten Sicherheitsfaktor zu bekommen. Eine Optimierung mit einem großen Unterschied zwischen dem niedrigsten Sicherheitsfaktor auf der Ausgangsgeometrie und dem gewünschten Sicherheitsfaktor ist schwer zu erreichen.
Vermeiden Sie Spannungskonzentrationen auf der Ausgangsgeometrie, um die am meisten optimierte resultierende Geometrie zu erhalten.
Modale Studie
Wählen Sie eines der folgenden Elemente:
• Wählen Sie Grundfrequenz maximieren (Maximize fundamental frequency) aus, und geben Sie den Zielvolumen-Prozentsatz an oder geben Sie die Zielmasse an, und wählen Sie eine Einheit aus der Liste aus.
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Standardmäßig ist das Zielvolumen (in %) im Konstruktionsziel ausgewählt. Das Zielvolumen ist der Prozentsatz des Ausgangsgeometrie-Volumens.
Um das Zielvolumen (in %) als Konstruktionsziel zu verwenden, müssen Sie einen Körper als Ausgangsgeometrie ausweisen.
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• Wenn das Zielvolumen das Konstruktionsziel ist, wirken sich die Eigenschaften des aktiven Materials nur minimal auf das Optimierungsergebnis aus.
• Wenn Sie unterschiedliche Optimierungsergebnisse für unterschiedliche Materialien wünschen, sollten Sie die Zielmasse als Konstruktionsziel auswählen.
• Wählen Sie Masse minimieren (Minimize mass) aus, und geben Sie den niedrigsten Wert der Grundfrequenz an.
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Die Grundfrequenz ist höher als die angegebene Frequenz für alle Lastfälle.
3. Klicken Sie unter Konstruktionsbedingungen (Design Constraints) auf Randbedingungen hinzufügen (Add Constraints), und wählen Sie die entsprechenden Fertigungsbedingungen und geometrischen Bedingungen aus.
4. Um Materialien zu den Konstruktionskriterien hinzuzufügen, klicken Sie auf Materialien hinzufügen (Add Materials). Das Dialogfenster Materialien (Materials) wird geöffnet. Das Master-Material des Teils wird in der Liste Materialien im Modell (Materials in Model) angezeigt.
a. Um weitere Materialien hinzuzufügen, doppelklicken Sie in der Liste Materialien in Bibliothek (Materials in Library) auf die Materialien. Die ausgewählten Materialien werden der Liste Materialien im Modell (Materials in Model) hinzugefügt.
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Sie können den Konstruktionskriterien bis zu 10 Materialien hinzufügen.
b. Klicken Sie auf Auswählen (Select). Das Dialogfenster Materialien (Materials) wird geschlossen. Die ausgewählten Materialien werden im Bereich Materialien (Materials) des Dialogfensters Konstruktionskriterien (Design Criteria) angezeigt.
5. Um ein Material als aktives Material festzulegen, bewegen Sie den Mauszeiger über das Material, und klicken Sie auf .
6. Klicken Sie auf OK (OK). Die Konstruktionskriterien werden unter dem Knoten Konstruktionskriterien (Design Criteria) im generativen Baum aufgeführt.
Randbedingungen für Fertigung und Geometrie
Sie können den Konstruktionskriterien verschiedene Fertigungsbedingungen und geometrische Randbedingungen hinzufügen. In der folgenden Tabelle werden die verfügbaren Randbedingungen und die Schritte beschrieben, um sie den Konstruktionskriterien hinzuzufügen:
Randbedingung
Schritte zum Hinzufügen der Randbedingung
Konstruktionsrichtung (Build Direction) – Diese Fertigungsbedingung hilft, die benötigte Stützung zum Zeitpunkt des 3D-Drucks zu verringern.
Sie geben die Richtung des 3D-Drucks und den Wert des kritischen Winkels an. Der kritische Winkel ist der maximale Winkelwert in Bezug auf die Druckrichtung, bei dem keine Stützung benötigt wird.
1. Klicken Sie auf Randbedingungen hinzufügen (Add Constraints), und wählen Sie dann Konstruktionsrichtung (Build Direction) aus. Das Dialogfenster Konstruktionskriterien (Design Criteria) wird erweitert.
2. Klicken Sie in das Feld Konstruktionsrichtung (Build direction).
3. Wählen Sie im Arbeitsfenster eine Fläche, ein Koordinatensystem, die KSys-Achse, eine Kante oder eine Bezugsebene als Referenz aus. Ein Pfeil wird angezeigt, der die Konstruktionsrichtung angibt.
4. Um die Konstruktionsrichtung zu ändern, führen Sie einen der folgenden Schritte aus:
◦ Klicken Sie im Arbeitsfenster auf den Pfeil.
◦ Klicken Sie im Dialogfenster Konstruktionskriterien (Design Criteria) auf .
5. Geben Sie im Feld Kritischer Winkel (Critical angle) den gewünschten Wert an.
Trennlinie (Parting Line) – Diese Fertigungsbedingung kann in Guss- und Schmiedemethoden verwendet werden.
Sie geben den Typ der Trennlinie an: 2D-Trennlinie oder 3D-Trennlinie. Eine Trennlinie ist eine Linie auf dem Teil, die den Kontakt zwischen der Grundplatte und der Kopfplatte angibt. Eine 2D-Trennlinie liegt auf einer Bezugsebene, während eine 3D-Trennlinie nicht auf eine Ebene beschränkt ist.
Außerdem geben Sie die Öffnungsrichtung und den Schrägenwinkel an, d.h. den Winkel zwischen den Wänden der Spritzgussplatten.
1. Klicken Sie auf Randbedingungen hinzufügen (Add Constraints), und wählen Sie dann Trennlinie (Parting Line) aus. Das Dialogfenster Konstruktionskriterien (Design Criteria) wird erweitert.
2. Klicken Sie in das Feld Öffnungsrichtung (Pull direction).
3. Wählen Sie im Arbeitsfenster eine Fläche oder Bezugsebene als Referenz aus.
4. Geben Sie im Dialogfenster Konstruktionskriterien (Design Criteria) den gewünschten Wert für Schrägenwinkel (Draft angle) an.
5. Führen Sie zum Definieren der Schrägenlinie (Draft line) einen der folgenden Schritte aus:
◦ Klicken Sie auf 2D (2D), und wählen Sie eine Ebene im Arbeitsfenster aus.
◦ Klicken Sie auf 3D (3D).
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Nachdem Sie die Randbedingung Trennlinie (Parting Line) ausgewählt haben, können Sie die Randbedingung Lineare Extrusion (Linear Extrude) nicht auswählen. Dies sind gegenläufige Fertigungsbedingungen.
Lineare Extrusion (Linear Extrude) – Diese Fertigungsbedingung kann beim 2-Achsen- und 3-Achsen-Fräsen verwendet werden.
Diese Randbedingung erzeugt eine Extrusion mit linearer Öffnungsrichtung; dies ist die Richtung des Werkzeugs, das zum Fräsen verwendet wird.
Sie können zwischen einer unidirektionalen und einer bidirektionalen linearen Extrusion wählen. Eine unidirektionale Extrusion ist auf einer Seite flach und weist auf der Gegenseite die freie Form für eine 3-Achsen-Fräsmaschine auf. Eine bidirektionale Extrusion ist auf beiden Seiten flach und damit für die 2-Achsen-Schnittbearbeitung geeignet.
1. Klicken Sie auf Randbedingungen hinzufügen (Add Constraints), und wählen Sie dann Lineare Extrusion (Linear Extrude) aus. Das Dialogfenster Konstruktionskriterien (Design Criteria) wird erweitert.
2. Klicken Sie in das Feld Extrusionsrichtung (Extrude direction).
3. Wählen Sie im Arbeitsfenster eine Fläche, eine Kante, eine Bezugsebene oder die KSys-Achse als Referenz aus. Ein Pfeil wird angezeigt, der die Extrusionsrichtung angibt.
4. Um die Extrusionsrichtung zu ändern, führen Sie einen der folgenden Schritte aus:
◦ Klicken Sie im Arbeitsfenster auf den Pfeil.
◦ Klicken Sie im Dialogfenster Konstruktionskriterien (Design Criteria) auf .
5. Geben Sie im Feld Extrusionswinkel (Extrude angle) den gewünschten Wert an.
6. Um eine bidirektionale Extrusion zu erzeugen, aktivieren Sie das Kontrollkästchen Bidirektional (Bi-directional).
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Nachdem Sie die Randbedingung Lineare Extrusion (Linear Extrude) ausgewählt haben, können Sie die Randbedingung Trennlinie (Parting Line) nicht auswählen. Beide sind gegenläufige Fertigungsbedingungen.
Planare Symmetrie (Planar Symmetry) – Diese geometrische Bedingung erzwingt Symmetrie zwischen den beiden Seiten der ausgewählten Ebene.
1. Klicken Sie auf Randbedingungen hinzufügen (Add Constraints), und wählen Sie dann Planare Symmetrie (Planar Symmetry) aus. Das Dialogfenster Konstruktionskriterien (Design Criteria) wird erweitert.
2. Wählen Sie im Arbeitsfenster eine Ebene als Symmetrieebene (Symmetry plane) aus. Sie können bis zu drei Symmetrieebenen auswählen.
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Drücken Sie STRG, um mehrere Symmetrieebenen auszuwählen.
Materialverteilung (Material Spreading) – Diese geometrische Bedingung steuert die Verteilung des Materials.
Der Wert für die Materialverteilung kann zwischen 0 und 100 liegen. Die Erhöhung dieses Werts führt zu weniger dicken und Volumenbereichen und zu mehr dünnen Wänden und Streben.
1. Klicken Sie auf Randbedingungen hinzufügen (Add Constraints), und wählen Sie dann Materialverteilung (Material Spreading) aus. Das Dialogfenster Konstruktionskriterien (Design Criteria) wird erweitert.
2. Um die Materialverteilung (Material spreading) zu definieren, passen Sie den Schieberegler an, oder geben Sie den gewünschten Wert im Feld an.
Mindestzerklüftungsradius (Minimum Crease Radius) – Diese geometrische Randbedingung kann verwendet werden, um die gelöste Geometrie zu glätten und die Stege während der Optimierung zu reduzieren.
Diese Randbedingung stellt sicher, dass alle Flächen eine Krümmung um einen Mindestradius beibehalten.
1. Klicken Sie auf Randbedingungen hinzufügen (Add Constraints), und wählen Sie dann Mindestzerklüftungsradius (Minimum Crease Radius) aus. Das Dialogfenster Konstruktionskriterien (Design Criteria) wird erweitert.
2. Geben Sie im Feld Mindestzerklüftungsradius (Minimum Crease Radius) den Wert an, und wählen Sie in der Liste eine Einheit aus.
Konstruktionskriterien und Materialstatus
Die Glyphen des generativen Baums geben den Status der Konstruktionskriterien und Materialien an:
• – Konstruktionskriterium ist definiert aber nicht aktiv.
• – Konstruktionskriterium ist aktiv. Bei der Topologieoptimierung und dem Generieren von Konstruktionen werden nur aktive Konstruktionskriterien berücksichtigt.
• – Konstruktionskriterium ist nicht definiert.
• – Konstruktionskriterium ist definiert aber weist Probleme auf.
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Bewegen Sie den Zeiger über das Symbol, um den Tooltip anzuzeigen, der Ihnen bei der Lösung der Probleme hilft.
• – Das Element, welches das Konstruktionskriterium oder Material darstellt, ist an ein generatives Design-KE gebunden.
• – Material ist aktiv.
Operationen an Konstruktionskriterien aus dem generativen Baum
Im generativen Baum können Sie die folgenden Operationen für die Konstruktionskriterien ausführen:
Operation
Schritte zum Ausführen der Operation
Konstruktionskriterien aktivieren
Wählen Sie einen Konstruktionskriterien-Knoten aus, und klicken Sie in der Minisymbolleiste auf Aktivieren (Activate).
Konstruktionskriterien ändern
Wählen Sie einen Konstruktionskriterien-Knoten aus, und klicken Sie in der Minisymbolleiste auf Definition editieren (Edit Definition). Das Dialogfenster Konstruktionskriterien (Design Criteria) wird geöffnet: Bearbeiten Sie die Konstruktionsparameter und klicken Sie auf OK (OK), um die Änderungen zu speichern.
Konstruktionskriterien duplizieren
Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf einen Konstruktionskriterien-Knoten und klicken Sie auf Duplizieren (Duplicate). Es wird eine Kopie der ausgewählten Konstruktionskriterien erzeugt und zur Studie hinzugefügt.
Klicken Sie alternativ mit der rechten Maustaste auf einen Konstruktionskriterien-Knoten und klicken Sie auf Kopieren (Copy). Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Studien-Knoten und klicken Sie auf Einfügen (Paste).
Neue Konstruktionskriterien erzeugen
Wählen Sie einen Konstruktionskriterien-Knoten aus, und klicken Sie in der Minisymbolleiste auf Neu (New). Das Dialogfenster Konstruktionskriterien (Design Criteria) wird geöffnet:
Konstruktionskriterien umbenennen
Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf einen Konstruktionskriterien-Knoten und klicken Sie auf Umbenennen (Rename).
Konstruktionskriterien löschen
Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf einen Konstruktionskriterien-Knoten und klicken Sie auf Löschen (Delete).
Operationen an Materialien aus dem generativen Baum
Im generativen Baum können Sie die folgenden Operationen für Materialien ausführen:
Operation
Schritte zum Ausführen der Operation
Material ändern
Wählen Sie das Material aus, und klicken Sie in der Minisymbolleiste auf Definition editieren (Edit Definition). Das Dialogfenster Materialdefinition (Material Definition) wird geöffnet. Wählen Sie ein neues Material aus und klicken Sie auf OK (OK), um die Änderung zu speichern.
Material aktivieren
Wählen Sie das Material aus, und klicken Sie in der Minisymbolleiste auf Aktivieren (Activate). Wenn Sie ein Material aktivieren wird auch die ihm zugeordnete Fertigungsmethode aktiviert.
Material entfernen
Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Material, und klicken Sie auf Entfernen (Remove).
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