Praktikumsversuch mechanische Simulation

Zusammenfassung: Inhalt dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Praktikumsversuches, der die Studenten des Institutes für Elektromechanische Konstruktionen an die Funktionsweise und Handhabung von Finite-Elemente-Programmen heranführen soll. Inhalt des Versuches ist die Modellbildung und Analyse eines mechanischen Verformungskörpers in ANSYS. Zur Überprüfung der hierbei entstehenden Ergebnisse werden anschließend Messungen am realen Verformungskörper durchgeführt. Zum besseren Verständnis wird eine kurze Einführung in das grundlegende Prinzip der Finite Elemente Methode (FEM) und die Umsetzung der computergestützten numerischen Berechnung mit ANSYS geliefert. Auf didaktische Überlegungen und die Lernziele wird eingegangen und dargelegt, wie durch diese die Aufgabenstellung umgesetzt wird. Das Prinzip des spannungsoptischen Effektes wird beschrieben und es wird gezeigt, daß dieser sich eignet, den Studenten in einem einführenden Versuchsteil die Problematik der Entstehung mechanischer Spannungen und des Spannungsverlaufs im verformten Körper näherzubringen. Mehrere Varianten zur Erzeugung des Modells des Verformungskörpers in ANSYS werden vorgestellt. Ihre Eignung, im Rahmen eines Praktikumsversuches von den Studenten nachvollzogen zu werden, wird untersucht. Mit Abschluß dieser Arbeit steht ein kompakter Versuchsaufbau zur Verfügung, der die Messungen am realen Verformungskörper ermöglicht. Er enthält einen spannungsoptischen Verformungskörper mit dem zugehörigen optischen Aufbau. Ein mechanischer Verformungskörper ermöglicht die Messung der mechanischen Spannung über einen Dehnungsmeßstreifen und die Meßschaltung mit integrierter Anzeige. Des weiteren liegt ein Musterprogramm zur FEM-Analyse des mechanischen Verformungskörpers mit ANSYS vor