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Strukturdynamik und Schwingungstechnik (eLearning)

CADFEM
Strukturmechanik
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Schwingungsverhalten Ihres Produkts analysieren - gezielte Einblicke zu Dämpfung, Festigkeit, Körperschallauswertung

In vielen technischen Bereichen spielt das dynamische Verhalten eines Bauteils eine zentrale Rolle für dessen Funktion. Experimentelle Untersuchungen des dynamischen Zusammenwirkens der Einzelbauteile können häufig erst zu einem späten Zeitpunkt im Entwicklungsprozess ...

Weitere Informationen zum Produkt

Übersicht
Zielgruppe:
Anwender, Student, Dozent
Voraussetzungen:
Grundwissen in ANSYS Mechanical
Nutzen:
  • Schwingungsprobleme per FEM bereits in der Konzeptionsphase erkennen
  • Best-Practice zu empfohlenen strukturdynamischen Lösungswegen
  • Analysearten problemabhängig auswählen: Modal, Frequenzgang, transient
  • Schwingungsanalyse von Fallbeispielen aus der Ingenieurpraxis
Anwendungen:
Dynamik
Verwendete Software:
ANSYS Mechanical
Zielgruppe
Anwender, Student, Dozent
Voraussetzungen
Grundwissen in ANSYS Mechanical
Nutzen
  • Schwingungsprobleme per FEM bereits in der Konzeptionsphase erkennen
  • Best-Practice zu empfohlenen strukturdynamischen Lösungswegen
  • Analysearten problemabhängig auswählen: Modal, Frequenzgang, transient
  • Schwingungsanalyse von Fallbeispielen aus der Ingenieurpraxis
Anwendungen
Dynamik
Verwendete Software
ANSYS Mechanical
Agenda Tag 1
  • Einstieg in die strukturdynamische Berechnung in Mechanical
  • Fundamentale dynamische Eigenschaften – Eigenfrequenzen und Eigenformen
  • Geeignete Modellbildung für die Dynamik
  • Schwingungen vorgespannter Strukturen
Agenda Tag 2
  • Harmonische Analyse – dynamische Strukturantwort auf periodische Anregungen
  • Simulation eines Shakertests – Spannungsauswertung
  • Harmonische Körperschallanalyse einer Pumpe
  • Dämpfung kompakt in 90 Minuten
Agenda Tag 3
  • Vertiefende Aspekte zur Dämpfungsmodellierung in ANSYS
  • Analyse beliebiger transienter Vorgänge
  • Simulationen beschleunigen – Tipps und Tricks
  • Ausblick auf weiterführende Fragestellungen in der Strukturdynamik

Verfügbare Termine

Unser Angebot im Detail

Für dieses eLearning Seminar sollten Sie in der Summe mindestens 3 Tage Arbeitstage investieren. Die Zeiteinteilung bestimmen Sie selbst.

Tag 1

Einstieg in die strukturdynamische Berechnung in Mechanical

  • Wichtige Begriffe der Strukturdynamik: Frequenz, Periodendauer etc.
  • Bewegungsgleichung
  • ANSYS Mechanical Oberfläche kennenlernen oder wiederentdecken
  • Demonstrator: Aufsetzen einer einfachen transienten Schwingungsanalyse
  • Übung: Frequenz eines transient schwingenden Lineals messen und nachrechnen

Fundamentale dynamische Eigenschaften – Eigenfrequenzen und Eigenformen

  • Berechnung freier Schwingungen
  • Abschätzen von Eigenfrequenzen: Ein-Massen-Schwinger
  • Bewegungsgleichung für N Freiheitsgrade
  • Bedeutung von Eigenwerten, Eigenvektoren und deren Normierung
  • Das Arbeitspferd der linearen Dynamik: die modale Superposition
  • Modalanalyse in ANSYS Mechanical
  • Demonstrator: Modalanalyse Lineal
  • Übung: Modalanalyse einer Hinterachse

Geeignete Modellbildung für die Dynamik

  • Wichtige Modellierungsaspekten für die Dynamik
  • Ersatzmassen, Lagerungen, Vernetzungseinstellungen
  • Umgang mit großen Modellen
  • Vergleich mit Messungen
  • Modalanalyse-Solver von ANSYS Mechanical auswählen
  • Wichtige Informationen aus der Solverausgabe extrahieren
  • Übung: Modalanalyse einer realen Fußgängerbrücke

Schwingungen vorgespannter Strukturen

  • Demonstrator: schwingende Gitarrenseite
  • Vorspannungseinfluss auf Ergebnisse
  • Aufsetzen vorgespannter Modalanalysen
  • Vorgespannte Frequenzganganalyse
  • Ergebniskombination: Statik + Dynamik
  • Konsistente Linearisierung: "Perturbation Method"
  • Demonstrator: Einfluss der Vorspannung auf die Eigenfrequenzen iner Flanschverbindung
  • Übung: Auswirkung der Vorspannung bei einer rotierenden Turbinenschaufel

Tag 2

Harmonische Analyse – dynamische Strukturantwort auf periodische Anregungen

  • Deformationen und Spannungen als harmonische Ergebnisse
  • Grundgleichung und Transferfunktion für harmonische Schwingungen
  • Analyse via "Modale Superposition" und "Full Harmonic"
  • Anregungen für die harmonische Analyse in Mechanical
  • Auswertung: Amplitude, Phase und Frequenzgang
  • Demonstrator: harmonische Analyse
  • Übung: Fahrradlicht auf Schutzblech montiert - wird es klappern?

Simulation eines Shakertests – Spannungsauswertung

  • Shakeranregung: Fußpunktanregung in ANSYS Mechanical
  • Best-Practice-Tipps zu Analyseeinstellungen: Clustering, Ausgabesteuerung
  • Auswertemöglichkeiten der harmonischen Analyse
  • Kurzausflug zum High-Cycle-Fatigue (HCF) nach Spannungskonzept
  • Ermittlung der relevanten Ergebnisse für die Festigkeitsbewertung
  • Demonstrator: Aufbringen der Fußpunktanregung
  • Übung: Festigkeitsbewertung für einen Prüfkörper

Harmonische Körperschallanalyse einer Pumpe

  • Aufbringen von Unwuchtkräften
  • Untersuchung nicht-sinusförmiger Lasten mittels DFT (Diskrete Fourier-Transformation)
  • Kurzausflug in die Akustik:
  • Körperschallleistung als Nebenprodukt der Frequenzganganalyse
  • Demonstrator: Definition einer rotierenden Kraft und Körperschallauswertung
  • Übung: Simulation und Verbesserung des akustischen Verhaltens einer Radialkolbenpumpe

Dämpfung kompakt in 90 Minuten

  • Wann sollte man sich um Dämpfung kümmern und wann ist sie unwichtig?
  • Beobachtungen zur Dämpfung in festen Werkstoffen
  • Dämpfungskenngrößen in der Berechnung
  • Demonstrator: Best Practice Umgang mit Dämpfung in ANSYS Mechanical
  • Grundlagen der Dämpfungsmodelle in ANSYS Mechanical
  • Übung: Dämpfungskonzepte für eine Rotationsmaschine

Tag 3

Vertiefende Aspekte zur Dämpfungsmodellierung in ANSYS

  • Bedeutung der Dämpfung für die Eigenformen
  • Modalanalyse stark gedämpfter Strukturen in ANSYS
  • Methode QRDAMP für transiente und harmonische Analysen
  • Übung: Gedämpfte Modalanalyse einer Waschmaschine

Analyse beliebiger transienter Vorgänge

  • ​Nichtlineare und lineare transiente Analyse
  • Zeitintegrationsverfahren
  • Solversteuerung
  • Tipps zur Zeitschrittsteuerung
  • Definition transienter Lastsignale
  • Beschreibung im Zustandsraum: genauere Systemmodelle durch modale Reduktion
  • Demonstrator: Auswertung transienter Analysen mittels ACT Extension "XY-Plotter"
  • Übung: Torsionsschwingungen an einem Rotorprüfstand simulieren
  • Übung: Spannungsberechnung an einem einfachen Schmiedehammermodell

Simulationen beschleunigen – Tipps und Tricks

  • Performance bzw. Genauigkeit steigern mittels der Methode der „Residual-Vectors“
  • Substructuring mit Hilfe von Craig-Bampton Superemelenten: dynamische ​Reduktion einzelner Bauteile mittels CMS-Methode (Component Mode Synthesis)

Ausblick auf weiterführende Fragestellungen in der Strukturdynamik

  • Ausblick auf Fluid-Struktur-Interaktion (FSI) bei Schwingungsberechnungen mit angekoppeltem Fluid
  • Demonstrator: Modalanalyse eines mit Wasser gefüllten Behälters
  • Möglichkeiten zur freien Gestaltung
  • Fragen zu Ihrem nächsten Projekt
  • Probieren und Vertiefen der erworbenen Fertigkeiten. Nehmen Sie sich Zeit und wiederholen Sie das Gelernte mit Unterstützung des Referenten.

In vielen technischen Bereichen spielt das dynamische Verhalten eines Bauteils eine zentrale Rolle für dessen Funktion. Experimentelle Untersuchungen des dynamischen Zusammenwirkens der Einzelbauteile können häufig erst zu einem späten Zeitpunkt im Entwicklungsprozess durchgeführt werden. Größere Designänderungen sind in dieser Phase meist mit hohem Aufwand verbunden. Gerade beim dynamischen Verhalten eines Produkts sind aber oft grundlegende Entscheidungen und damit verbundene Designänderungen bereits im Grobentwurf notwendig um das gewünschte Ziel zu erreichen bzw. unerwünschte Schwingungen zu reduzieren. Lernen Sie in diesem Seminar wie Sie mit ANSYS Mechanical die strukturdynamische Funktionsweise Ihres Produkts präzise und effizient simulieren können. Häufig ergeben sich aus strukturdynamischen Aufgaben weiterführende Fragestellungen rund um das Thema Festigkeit bzw. Körperschall, die im Seminar ebenfalls aufgegriffen und anhand praktischer Beispiele untersucht werden. Damit stellt dieses Seminar eine Brückenfunktion zu weiterführenden Kursen rund um das Thema Festigkeit bzw. Akustik dar.

Das Seminar richtet sich an Projektleiter, Entscheider, Berechner und Konstrukteure, die im Rahmen Ihrer Aufgaben für die Produktentwicklung von Bauteilen das strukturdynamische Verhalten simulieren möchten um darauf aufbauend Aspekte wie Funktion, Festigkeit oder aber auch Körperschall zu untersuchen.

Erkennen Sie Schwingungsprobleme rechtzeitig.
Überprüfen Sie bereits in der Konzeptionsphase die Wirksamkeit Ihrer Änderungsideen (z.B. Konstruktion, Materialauswahl, Verbindungstechnik).
Vergleichen Sie im Seminar das strukturdynamische Betriebsverhalten einer Konstruktion aus einem Testergebnis mit eigenen Simulationsergebnissen und diskutieren Sie zentrale Einflussfaktoren.
Nehmen Sie sich die Zeit, um mit dem Referenten anhand ausgewählter Praxisbeispiele bewusst Schritt für Schritt die empfohlenen strukturdynamischen Lösungswege mitzugehen.
Lernen Sie aus Best Practice Erfahrungen zur Modellvereinfachung in der Dynamik.
Wählen Sie je nach Anregungsart den geeignete strukturdynamischen Solver: Modalanalyse ohne/mit Vorspannung, Frequenzganganalyse, transiente Analyse Verstehen und üben Sie die Kernaspekte der Dämpfung in ANSYS.
Machen Sie mehr aus Ihren Dynamikergebnissen: Grundlagen zur Festigkeitsauswertung und zum Körperschall.
Starten Sie dort, wo andere aufhören: worauf kommt es jenseits von Lehrbuchbeispielen bei Schwingungsuntersuchungen komplexer Baugruppen an?

Sie haben Fragen zu eLearning?

Dr.-Ing. Markus Kellermeyer
Produktmanager Learning on Demand, CADFEM GmbH, Grafing

ERGÄNZENDE ANGEBOTE

Für den schnellen Einstieg in die Simulation sind die richtige Aus-/Weiterbildung, Hardware und ergänzende Softwareprodukte der Schlüssel zum Erfolg

Häufig gestellte Fragen

Wie viel Zeit muss ich für einen eLearning-Kurs einplanen?

Jeder Online-Seminartag besteht aus vier eLearning-Modulen. Idealerweise planen Sie je Modul zwischen 90 und 120 Minuten ungestörte Lernzeit ein. In diesem Zeitfenster können Sie sich das Wissen eines Moduls aneignen und mit Quizfragen und ANSYS Übungen nachhaltig festigen Durch die Unterteilung in Micro-Lerneinheiten können Sie aber auch kürzere Zeitfenster, zum Beispiel beim Pendeln, optimal nutzen.

Wie lange besteht der Zugriff auf die Lerninhalte?

Mit der Buchung eines Online-Kurses erhalten Sie einen 12-monatigen Zugang zum CADFEM Learning on Demand Portal, auf der die Kurse inklusive zahlreicher Videos, Übungen und PDF-Dokumente nutzbar sind. Ihre Übungsbeispiele und persönliche Notizen können Sie auch dauerhaft auf Ihren eigenen Geräten speichern. Auf Wunsch können Sie die Nutzungsdauer für eine geringe Plattform-Gebühr um weitere 12 Monate verlängern.

Darf ich meinen Account an eine andere Person übertragen?

Ihr Nutzer-Konto wird für Sie persönlich erstellt, die Zugangsdaten und Inhalte dürfen nach unseren Nutzungsbedingungen ausschließlich durch Sie verwendet werden. Ihre persönlichen Notizen, Ihr Lernfortschritt und die erreichten Ergebnisse werden in Ihrem Konto gespeichert und können jederzeit zwischen Ihren Endgeräten (PC, Tablet, Smartphone) synchronisiert werden.

Kann ich für die Übungen eine ANSYS Schulungslizenz erhalten?

Sie brauchen keine Lizenz und auch keine besondere Hardware. Denn mit Ihrem Nutzer-Konto richten wir Ihnen auch einen fertigen virtuellen Simulations-PC mit den passenden aktuellen Software-Lizenzen ein. Für Bearbeitung von ANSYS Übungen benötigen Sie also nur einen aktuellen Browser und eine ausreichende Internet-Verbindung. Die virtuelle Maschine läuft auf einer leistungsstarken AWS Cloud, die konkrete Nutzungsdauer hängt von Ihrem gebuchten Kurs ab.

Wie lange kann ich meinen virtuellen Simulations-PC für die ANSYS Übungen nutzen?

Pro Seminartag bekommen Sie auf Ihre persönliche Maschine 10 Tage Zugriff mit einem Arbeitskontingent von 10 Stunden. Das Starten und Stoppen der Maschine steuern Sie selbst. Die Zeit ist absichtlich sehr großzügig bemessen, damit Sie ohne Zeitdruck arbeiten können. Wird dieses Kontingent tatsächlich ausgeschöpft, so können Sie jederzeit unsere Simulation as a Service bedarfsgerecht und flexibel hinzubuchen.

Wo liegen die Daten, welche ich während des Seminars bearbeite oder erstelle?

Lerninhalte, persönliche Notizen, Statistiken und die Nutzung der virtuellen Simulations-PCs: Für alle Funktionen müssen unterschiedliche Daten erfasst, verarbeitet und gespeichert werden. Die Sicherheit Ihrer Daten und Transparenz haben dabei für uns höchste Priorität. Weitere Informationen finden Sie in der CADFEM Datenschutzerklärung. 

Bieten Sie für Unternehmen auch spezielle Multi-User-Tarife an?

Eine flexible und attraktive Möglichkeit ist der Erwerb von CADFEM Token. Diese können Sie innerhalb von 12 Monaten für beliebige Seminare und eLearning-Kurse und Mitarbeiter einsetzen. Bereits im kleinsten Kontingent profitieren Sie schon von der attraktiven Rabattstaffelung. Für eine darüber hinaus gehende Enterprise-Lösung nehmen Sie gerne mit uns Kontakt auf.

EXPERTENTREFF

Aus erster Hand und von anderen Anwendern Simulations-Lösungen kennen lernen und sich intensiv austauschen