COMPUTER AIDED ENGINEERING (CAE)- BEISPIEL AUS DER PRAXIS
Zur Dimensionierung und Festigkeitsberechnung eines Zahnrades werden heute numerische Methoden, wie die Finite- Elemente- Methode (FEM), eingesetzt.
Aus einer CAD-Zeichnung wird die Approximation für die FEM erstellt.
Dazu wird das Zahnrad in viele kleine, aber endlich große (finite)
Elemente unterteilt, deren Einzellösungen numerisch berechnet werden
können. Durch die vorgegebenen Bedingungen zwischen den Kontaktpunkten
der Elemente, den Knoten, wird die Gesamtstruktur simuliert und kann
mit Hilfe einer geeigneten Software berechnet werden.
Wie im vorliegenden Beispiel können Symmetriebedingungen in die
Berechnung einbezogen werden, um Rechenkapazität zu sparen: Hier wird
nur ein Zahn des Zahnrades abgebildet. Als Ergebnisse liegen dann die
Verformungen und die Spannungen der Struktur vor, die mit Hilfe
farbiger Konturen sichtbar gemacht werden. Zum Beispiel werden die
Spannungen durch Farbverläufe dargestellt.
Man kann die Kontaktspannung am Zahn des Zahnrades darstellen.
Man kann die Fußspannung am Ansatz des Zahnes auf dem Zahnradkranz darstellen
oder Biegespannung durch die Verzahnung.