Mit dem Werkzeug „Unterbestimmte Körper“ Starrkörperbewegungen verhindern

Bei einer FEM-Berechnung geht es darum, die Verformung eines Körpers durch äussere Lasten zu ermitteln. Bei unzureichender Lagerung oder bei fehlenden Verbindungen bei mehreren Körpern kann es jedoch passieren, dass sich Körper frei im Raum bewegen. Dieses Verhalten, auch Starrkörperbewegung genannt, muss in einer FEM-Berechnung ausgeschlossen werden. Zum einen kann der Solver dies i.A. nicht lösen und zum anderen wird dadurch nicht der gewünschte Lastfall für die Konstruktion untersucht. Um diese freien Körper zu identifizieren, gibt es das Werkzeug „Unterbestimmte Körper“.

Wie erkenne ich, dass es unterbestimmte Körper in meinem Modell gibt?

Meist bricht die Berechnung mit der Meldung, dass zu grosse Verschiebungen auftreten, ab. Gehen wir davon aus, dass die angewandten Lasten nicht für grosse Verschiebungen verantwortlich sein können.

Nun gilt es herauszufinden, an welcher Stelle Verbindungen nicht ordnungsgemäss definiert sind, bzw. wo Lagerungen fehlen oder falsch gewählt wurden. Dazu wird das Werkzeug „Unterbestimmte Körper» gestartet. Sie finden dieses beispielsweise über den Commandmanager im Menü Diagnosewerkzeuge:

Die Bedienung ist denkbar einfach. Klicken Sie auf Berechnen und je nach Baugruppengrösse werden Ihnen diejenigen Komponenten angezeigt, die noch translatorische oder Rotationsfreiheitsgrade aufweisen. Bei Klick auf einen Freiheitsgrad wird sogar die jeweilige Bewegung der Komponente im Grafikbereich animiert.

Damit wissen Sie, an welcher Stelle sie die Interaktionen bzw. Lagerungen prüfen müssen.

Einschränkungen

Sind Interaktionen vom Typ Kontakt in einem Modell vorhanden, kann das Werkzeug nicht verwendet werden. Aber auch hier gibt es eine alternative Lösung:

Sie erhalten die Fehlermeldung, dass grosse Verschiebungen berechnet wurden. Sie können nun den Modus „Grosse Verschiebungen“ ignorieren und mit den aktuellen Einstellungen ganz linear zu Ende rechnen. Lassen Sie sich die Verschiebungsergebnisse anzeigen. Üblicherweise erscheint der Körper mit Restfreiheitsgrade nun komplett rot und weist extrem hohe Verschiebungsergebnisse auf:

Das problematische Teil ist damit identifiziert und kann entsprechend festgelegt werden.

Gibt es auch Werkzeuge, um die Interaktionen im Modell zu prüfen?

Ja, genau zu diesem Zweck gibt es den Interaktions-Viewer, ein Werkzeug, das die Interaktionen im Modell grafisch darstellt. Dieses stellen wir Ihnen im nächsten Tech Tipp vor.

Dieser Tipp wurde mit SOLIDWORKS SIMULATION Premium erstellt.