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Strukturmechanik
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Temperaturfelder

Simulation von Temperaturfeldern

Die virtuelle Wärmebildkamera für Simulanten

Übersicht

Seminar eLearning Aufbau

Lernen Sie, thermische Analysen in Ansys Mechanical durchzuführen: Best Practice zu Heiz- und Kühlaufgaben sowie Ermittlung thermischer Spannungen. Diese Schulung wird als 3-tägiges Seminar angeboten oder alternativ als eLearning-Kurs mit freier Zeiteinteilung.

Dauer
3 Tage

Voraussetzungen
Grundwissen in Ansys Mechanical

Verwendete Software
Ansys Mechanical

Nutzen
  • Effiziente Abbildung von Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung
  • Transiente Aufheiz- und Abkühlvorgänge selbst simulieren
  • Kopplung an Strömungs-, Struktur- und elektromagnetische Simulationen
  • Eigenständige, gezielte Planung thermischer Analysen

Beschreibung

Temperaturänderungen beeinflussen das Produktverhalten und können die Lebensdauer reduzieren. Sie verändern Werkstoffeigenschaften und verursachen thermischen Verzug von Baugruppen. Thermische Simulationen mit Ansys Mechanical können viele technische Fragen beantworten. Mit wie viel Leistung kann ich meinen Motor betreiben, ohne dass er überhitzt? Welche zusätzlichen Spannungen beanspruchen meine Struktur bei hohen oder tiefen Betriebstemperaturen? Wie muss ich meine Heizung oder Kühlung dimensionieren? Wo muss ich teure Hochtemperaturwerkstoffe einsetzen? Wie schnell heizt sich mein Apparat auf Betriebstemperatur auf?

Sie werden befähigt, Aufgaben der Wärmeübertragung durch Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung zu lösen. Dabei lernen Sie auch die Modellbildung für transiente Vorgänge inklusive Phasenübergang. An Beispielen sehen Sie die Kopplung an andere Analysearten, wie konvektive Randbedingungen aus einer Strömungsanalyse übernommen, das Temperaturfeld als Belastung in eine Verformungsanalyse übertragen oder die Auswirkungen elektrisch-thermischer Wechselwirkungen studiert werden können. Diese Schulung richtet sich an alle Entwicklungsingenieure, Versuchsingenieure und Projektleiter, die Temperaturaufgaben jenseits von Versuch, analytischen Abschätzungen oder Netzwerkabstraktionen mittels 3D-Feldsimulation mit Ansys Mechanical durchführen wollen. Treffen Sie so bereits in einer frühen Entwicklungsphase prognosefähige Aussagen.

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Detaillierte Agenda für diese 3-tägige Schulung

Tag 1

01 Planung thermischer Analysen

  • Zielsetzung der Analyse
  • Thermische Spezifikationen des Systems
  • Welche Bauteile müssen im Modell berücksichtigen werden?
  • Auswahl des Modellierungsansatzes
  • Ergänzung vorhandener Eingangsdaten
  • Übung: Modellierung eines Roboterarms

02 Temperaturverteilung innerhalb von Bauteilen und Baugruppen

  • Wärmeleitung und thermischer Kontakt
  • Physikalische Grundlagen
  • Relevante Kennwerte für typische Werkstoffe
  • Wechselwirkung zwischen Bauteilen
  • Konzept des thermischen Widerstands
  • Übung: Temperaturfeld eines Roboterarms analysieren

03 Stationäre Wärmebilanz: Wärmeaustausch mit der Umgebung

  • Freie und erzwungene Konvektion
  • Wärmeübertragung durch Strahlung
  • Einflussgrößen
  • Typische Zahlenwerte
  • Konvektion und Strahlung in Ansys Mechanical
  • Übung: Kühlung eines Roboterarms

04 Thermische Dehnungen und Spannungen

  • Thermische Verformung und Drift
  • Verspannung und Thermo-Schock-Bruch
  • Werkstoffkennwerte in der Ansys Materialbibliothek
  • Beispieldaten für häufig genutzte Werkstoffe
  • Übung: Thermische Verspannung einer Linearführung

Tag 2

05 Transiente Wärmebilanz: Aufheiz- und Abkühl-Vorgänge

  • Zusätzliche Werkstoffkennwerte
  • Physik der transienten Wärmebilanz
  • Zahlenwerte für gängige Konstruktionswerkstoffe
  • Modellierung von Aufheiz- und Kühl-Vorgängen in Ansys Mechanical
  • Übung: Aufheizen einer Elektroauto-Batterie während der Fahrt

06 Konvektion: Wärmetransport durch Fluidbewegung

  • Ermittlung des Wärmeübergangskoeffizienten
  • Berechnung der Umgebungstemperatur mit FLUID116-Elementen
  • Geschickte Abbildung von Hohlräumen
  • Beispiele aus dem VDI-Wärmeatlas
  • Übung: Dimensionierung eines Batterie-Kühlkreislaufs

07 Strahlung zwischen Körpern

  • Fläche-Fläche-Strahlung
  • Was sind Sichtfaktoren?
  • Typische Emissivitäten
  • Reflektion und Absorption
  • Strahlungsberechnung in Ansys
  • Nichtlineare Solversteuerung
  • Übung: Autobatterie

08 Modellierung thermisch relevanter Bauteile

  • Welche Baugruppen geben Wärme ab?
  • Häufige Wärmesenken
  • Thermische Widerstände, z.B. Wälzlager
  • Sonneneinstrahlung und andere Umwelteinflüsse
  • Komplexe Details homogenisieren, z.B. Spulen
  • Übung: Leistungselektronik mit Luft- und Flüssigkühlung

Tag 3

09 Wechselwirkungen zwischen Temperatur und Verformungen

  • Kopplung zwischen thermischen und mechanischen Effekten
  • Abbildung mit Multiphysik-Elementen
  • Nichtlineare thermo-mechanische Kontakte
  • Blick hinter die Kulissen der Software
  • Fortgeschrittene Effekte: Joule‘sche Wärme, viskoelastische Erwärmung, Reibwärme, …
  • Übung Pressfügen: Aufschrumpfvorgang einer Welle-Nabe-Verbindung

10 Aufheiz- und Abkühlvorgänge: Schmelzen und Erstarrung

  • Stoffgrößen für Phasenübergang und deren Ermittlung
  • Kennwerte für typische Werkstoffe
  • Tipps für thermisch-transiente Simulationen
  • Übung: Phasenwechsel in einem Latentwärmespeicher

11 Workshop Thermische Optimierung

  • Übung: Thermische Optimierung eines Roboterarms
  • Übung: Simulation eines kundenspezifischen Beispiels

12 Fortgeschrittene thermische Berechnungsmöglichkeiten

  • Anwendung von APDL-Programmierung
  • Periodisch sich wiederholende Abläufe
  • Einfache Temperaturregelung
  • Simulation von Schweiß- oder Lötvorgängen
  • Grenzen von Ansys Mechanical
  • Ausblick über weitere Simulationsansätze

Ihre Referenten

Ulf Friederichs
Leiter Support, CADFEM (Suisse) AG, Aadorf
Dr. rer. nat. Sigrid Lang
Berechnungsingenieur, CADFEM Germany GmbH, Grafing
Johannes Raitmair
Leiter Technik Österreich, CADFEM (Austria) GmbH, Innsbruck
Luigi Cordani
Training and Support Manager, CADFEM UK Ltd
Dr. Ing. Benoit Fontenier
CAE Engineer - Support, CADFEM France SAS

Einordnung in den CADFEM Lernpfad

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Haben Sie Fragen zum Seminar oder eLearning?

Wann erhalte ich die endgültige Zusage für meine Seminarbuchung?

Unmittelbar nach Ihrer Anmeldung erhalten Sie eine automatische Eingangsbestätigung an die angegebenen E-Mail-Adressen. Nach erfolgreicher Prüfung der von Ihnen angegebenen Daten erhalten Sie innerhalb von 2-3 Werktagen per E-Mail Ihre personalisierte Anmeldebestätigung mit weiteren Informationen zur Seminargebühren, Rechnungsadresse, Hotelempfehlungen etc. 

Sobald die Mindestteilnehmerzahl erreicht ist, erhalten Sie eine endgültige Seminarbestätigung mit weiteren Informationen. Wenn Sie ein Präsenz-Seminar gebucht haben, empfehlen wir Ihnen, die endgültige Reisebuchung erst ab diesem Zeitpunkt vorzunehmen.

Falls die Mindestteilnehmerzahl einmal nicht zustande kommt, behalten wir uns vor, den Seminartermin bis spätestens 7 Tage vor Seminarbeginn abzusagen. Gerne informieren wir Sie zu alternativen Terminen, Schulungsformaten oder Seminaren. Bitte beachten Sie, dass wir keine Haftung für bereits vorgenommene Hotel- oder Reisebuchungen seitens der Teilnehmenden übernehmen.

Wann ist Anmeldeschluss für ein Seminar?

Seminarplätze werden grundsätzlich nach der Reihenfolge der Anmeldung vergeben. Deshalb empfehlen wir Ihnen immer eine frühzeitige Buchung für Ihren Wunschtermin.

Solange ein Seminar noch über freie Plätze verfügt, können diese gebucht werden.

Zu welcher Uhrzeit beginnen und enden die Seminare?

In der Regel beginnen die Seminare um 9:00 Uhr und enden um 17:00 Uhr der jeweiligen Ortszeit. Die konkreten Seminarzeiten werden Ihnen in der Buchungsbestätigung genannt. Bitte beachten Sie, dass je nach Seminarveranstalter eine mögliche Zeitverschiebung zwischen Ihrer Ortszeit und der des Seminarveranstalters bestehen kann. Zur genauen Orientierung enthalten alle Zeitangaben eine Information über die Verschiebung zur Referenz Greenwich Mean Time (GMT).

Kann ich in das eLearning Angebot unverbindlich testen?

Damit Sie sich ein konkretes Bild von unseren Online-Kursen machen können, bieten wir Ihnen eine Testversion für das Startmodul  eines e-Learning Seminars Ihrer Wahl an. Keine Kosten, keine Kündigungsfrist o.ä. Gleichzeitig können Sie mit diesem Testzugang alle technischen Voraussetzungen für ein reibungsloses Lernen überprüfen. Das Gratis-Modul können Sie einfach aus jedem eLearning-Kurs anfordern.

Wie viel Zeit muss ich für ein eLearning-Seminar einplanen?

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

Wie lange besteht der Zugriff auf die Lerninhalte?

Voraussetzung für die Nutzung der eLearning-Kurse ist die Nutzung eines personengebundenen Zugangs zur CADFEM LernplattformBeim Kauf eines eLearning-Kurses beträgt der Zugang zur Lernplattform 365 Tage. Als User einer Flatrate startet und endet der Zugang zur Lernplattform mit dem Start und Ende der Flatrate. Mit dem Start eines weiteren Lernproduktes (Flatrate, Seminar, eLearning) verlängert sich derZugriff auf Ihre Inhalte um 365 Tage. 

Bereichsleiter Professional Development
Dr.-Ing. Marold Moosrainer
Leiter Digital Learning Lab
Dr.-Ing. Markus Kellermeyer