2.8 DER COSMOS- KONVERTER Z88G

3D- CAD- Programme enthalten mitunter sog. Automesher, die das 3D- Modell in finite Elemente zerlegen können. Das so erzeugte Netz kann sodann in einem wählbaren Format passend für diverse FEA- Programme abgespeichert werden.

Zwei dieser FE- Formate sind das NASTRAN- und das COSMOS- Format für die gleichnamigen FEA- Systeme.

Z88G ist entwickelt und getestet für Pro/ENGINEER von Parametric Technology, USA. Pro/ENGINEER muß die Option (den Zusatzmodul) Pro/MECHANICA enthalten. Achten Sie darauf, daß Sie in Pro/ENGINEER die Materialdaten und dgl. (z.B. für Stahl, es kommt nur auf den E- Modul und die Querkontraktionszahl an) definiert haben.

Dann können Sie nach Erzeugung Ihres 3D- Modells auf den Menüpunkt FEM gehen, definieren ein Koordinatensystem (das mit Z88 harmonieren muß !) und fügen Kräfte und Verschiebungen ein. Das kann an einzelnen Punkten sein, die Sie vorher als Bezugspunkte setzen, bei Platten auch Druck, gleichmäßig.

Verändern Sie ggf. die Netzkontrollwerte. Lassen Sie das Netz erzeugen mit Erzeuge Modell, dabei ist der Elementtyp zu wählen, z.B. Tetraeder. Gegen Sie es dann mit Ausgabe Modell aus, wählen Sie NASTRAN oder COSMOS/M und dazu linear oder parabolisch. Bei Abfrage des Dateinamens geben Sie z88g.nas für NASTRAN- Files und z88g.cos für COSMOS- Files ein.

Dann starten Sie den Konverter Z88G. Wählen Sie den Datei- Typ aus und geben Sie den zu erzeugenden Element- Typ an. Z88G erzeugt dann automatisch die Eingabedateien Z88I1.TXT, Z88I2.TXT und Z88I3.TXT. Ändern Sie ggf. anschließend von Hand darin einzelne Daten wie Materialgesetze und Integrationsordnung.

Die erzeugten Dateien sollten Sie einem Test mit dem Filechecker Z88V unterziehen. Dann sollten Sie vor einem Rechenlauf mit Z88P oder Z88O plotten. Stellen Sie fest, daß z.B. ein 3D- Modell völlig platt ist, dann haben Sie in Pro/ENGINEER ein Koordinatensystem CS0 definiert, das nicht zu Z88 paßt. Sie brauchen dann nur in Pro/ENGINEER ein neues Koordinatensystem festlegen, das Sie bei der Modellausgabe als Bezug mit angeben.

Es lassen sich die Z88- Typen erzeugen:

Tetraeder Nr.16 (in Pro/ENGINEER Tetraeder parabolisch)

Tetraeder Nr.17 (in Pro/ENGINEER Tetraeder linear)

Scheibe Nr.14 (in Pro/ENGINEER Schalen Dreieck parabolisch)

Scheibe Nr.7 (in Pro/ENGINEER Schalen Viereck parabolisch)

Platte Nr.18 (in Pro/ENGINEER Schalen Dreieck parabolisch)

Platte Nr.20 (in Pro/ENGINEER Schalen Viereck parabolisch)

Torus Nr.15 (in Pro/ENGINEER Schalen Dreieck parabolisch)

Torus Nr.8 (in Pro/ENGINEER Schalen Viereck parabolisch)

Wie gehen Sie vor? Wählen Sie zunächst NASTRAN oder COSMOS- Datei: Wenn Sie NASTRAN anwählen, wird die Datei Z88G.NAS, bei Anwahl von COSMOS die Datei Z88G.COS geladen. Sie müssen also wissen und angeben, welche Datei Sie zuvor erzeugt haben.

(Wählen Sie vor dem Start den einzulesenden Datei-Typ aus. Bei UNIX geht das sinngemäß im Consolmodus)

Im nächsten Schritt müssen Sie angeben, ob Volumenelemente, Scheiben, Platten oder Tori erzeugt werden sollen. Das liegt daran, daß Pro/ENGINEER nur den FE- Typ Schale oder Volumen kennt. Auch hier müssen Sie das Passende angeben, d.h. was Sie bereits in Pro/ENGINEER vorbereitet haben.

(Wählen Sie vor dem Start den Typ der zu erzeugenden Elemente aus. Bei UNIX geht das sinngemäß im Consolmodus)

Das Erzeugen von Volumenkörpern ist einfach. Spannender wird's bei Schalen, Platten und Tori (axialsymmetrischen Elementen): Hier erzeugen Sie in Pro/E zunächst einen Volumenkörper mit einer (geringen) Dicke. Setzen Sie besonders bei Tori Bezugspunkte für Auflager. Wechseln Sie dann in Pro/MECHANICA und geben Sie bei Modell ferner Idealisierungen > Schalen > Mittenflächen an. Damit verschwindet die Tiefenausdehnung. Bei Tori achten Sie darauf, daß Sie gedanklich in Zylinderkoordinaten arbeiten: Ihr Koordinatensystem liegt auf der Rotationsachse und der "Volumenkörper" auf den entsprechenden Radien:

So erzeugt man in Pro/ENGINEER (hier Wildfire) Toruselemente. Bei Platten und Schalen geht man sinngemäß vor

Beachten Sie: Diese Dateiformate, besonders das NASTRAN- Format, ändern sich fast täglich. Warum sollte man sie auch konstant lassen? Das COSMOS- Format ist stabiler, fehlt aber seit Pro/ENGINEER Wildfire. Leider. Sie sollten bei Pro/E- Versionen bis Pro/E- 2001 COSMOS- Dateien erzeugen und ab Wildfire NASTRAN- Dateien. Bei Pro/E- Versionen bis Pro/E- 2001 müssen Sie die erzeugten NASTRAN- Dateien überprüfen und ggf. korrigieren: Materialwerte werden als inkorrekte Gleitkomma-Zahlen wie z.B. 2.06+5 angegeben, ändern Sie solche Werte in das saubere Zahlenformat, hier entweder 206000. oder 2.06E+5.

Trotzdem: Z88G sieht ganz harmlos aus, aber bei richtigem Gebrauch ist es ein sehr mächtiges Werkzeug, mit dem Sie im Handumdrehen sehr große FEA- Strukturen an Z88 übergeben können.