Assistent Falltest

Der mechanische Ereignissimulator (MES) wird häufig verwendet, um zu bestimmen, wie gut ein Produkt den Fall auf eine harte Oberfläche übersteht. Mit MES können Sie derartige Ereignisse analysieren, ohne dass Sie Prototypen erstellen und tatsächlich Falltests in einem Labor durchführen müssen. Der Assistent Falltest automatisiert die Einrichtung einer Falltestsimulation.

Zum Starten des Assistenten Falltest klicken Sie auf Setup Modell einrichten Falltest (). Die Schritte zum Ausführen des Assistenten werden im Folgenden beschrieben.

Schritt 1: Auswahl der einzubeziehenden Bauteile

Wählen Sie die Bauteile Ihres Modells aus, die Sie in die Falltestsimulation einbeziehen möchten. Folgende Optionen sind verfügbar:

• Alle
• Wählen...

Wenn Sie auf das Optionsfeld Wählen... klicken, werden ein Listenfeld sowie die Schaltflächen Hinzufügen und Entfernen angezeigt. Wählen Sie die gewünschten Komponenten entweder im Anzeigebereich oder mithilfe des Browsers (Strukturansicht) aus, und klicken Sie auf die Schaltfläche Hinzufügen. Wenn Sie ein Element entfernen möchten, wählen Sie das Bauteil bzw. die Bauteile in der Liste im Dialogfeld Assistent Falltest aus und klicken auf die Schaltfläche Entfernen.

Wenn Sie auf die Schaltfläche Weiter klicken, werden alle nicht in den Falltest einbezogenen Bauteile deaktiviert, und der Assistent fährt mit dem zweiten Schritt fort.

Anmerkung: Der Assistent Falltest berücksichtigt nur Bauteile, die aktiv sind, bevor der Assistent gestartet wird. Wenn ein Bauteil unterdrückt ist, wird durch Auswahl der Option Alle in Schritt 1 das unterdrückte Bauteil NICHT aktiviert. Es bleibt weiterhin unterdrückt.

Schritt 2: Die Optionen Fallhöhe, Schwerkraft und Grenzebene

Im zweiten Dialogfeld des Assistenten legen Sie die folgenden Optionen fest:

• Die Höhe, aus der Sie das Modell fallenlassen. Es gibt zwei Optionen:
  • Fallhöhe H, gemessen vom niedrigsten Punkt. Für diese Option wird eine Grenzebene im angegebenen Abstand unterhalb des niedrigsten Punkts im Modell erstellt (wobei die Richtung mit der Schwerkraftrichtung konsistent ist.
  • Fallhöhe H, gemessen vom ausgewählten Punkt. Für diese Option, können Sie entweder die X-, Y- und Z -Koordinaten in die entsprechenden Felder eingeben oder aber einen Punkt im Modell auswählen und auf die Schaltfläche Auswählen klicken.
• Schwerkraft (G ). Für den Standard der Schwerkraftbeschleunigungskonstante sind die aktuellen Anzeigeeinheiten vordefiniert. Sie können diesen Wert auch ändern, um höhere oder niedrigere Beschleunigungsraten zu simulieren.
• Richtung der Schwerkraft festlegen. Mithilfe dieser Dropdown-Liste wählen Sie eine von insgesamt sechs globalen Richtungen aus: +/-X, +/-Y oder +/-Z.
• Grenzebene erstellen. Wenn die Grenzebene zuvor vom Assistenten Falltest erstellt wurde, heißt diese Schaltfläche stattdessen Grenzebene ändern. Klicken Sie auf diese Schaltfläche, um die Grenzebene zu erstellen oder um die Definition einer zuvor erstellten Grenzebene zu aktualisieren.
• Vollständig allgemein. Dies ist für einen Falltest der vorgabemäßige Grenzebenentyp. Das Modell kann nach dem Aufprall von der Ebene abprallen oder auf der Ebene entlanggleiten. Wenn Sie das Abprallen verhindern und nur Gleitkontakt zulassen möchten, klicken Sie auf diese Schaltfläche und wählen die Option Gleiten/keine Federkraft aus der Dropdown-Liste aus. Nachdem ein Punkt oder eine Fläche des Modells die Grenzebene berührt hat, wird es nicht von der Grenzebene getrennt, wenn die Option Gleiten/keine Federkraft angegeben ist.
• Wendet bei Klicken auf Weiter die Grenzebene an bzw. ändert sie. Wenn dieses Kontrollkästchen aktiviert ist, müssen sie nicht separat auf die Schaltfläche Grenzebene erstellen oder Grenzebene ändern klicken. Diese Aktion wird automatisch ausgeführt, wenn Sie auf die Schaltfläche Weiter klicken, um mit Schritt 3 fortzufahren. Diese Option ist vorgabemäßig aktiviert.

Abbildung 1: Falltestbeispiel (der Schwerkraft in -Z-Richtung, H basierend auf dem niedrigsten Punkt des Modells)

Schritt 3: Anfangsgeschwindigkeit

In diesem Schritt geben Sie die Geschwindigkeit des Modells zu Beginn des Simulationsereignisses an. Die folgenden Optionen sind verfügbar:

• Fest. Die Anfangsgeschwindigkeit beträgt Null.
• Verschieben. Wenn diese Option ausgewählt ist, geben Sie die Komponenten der Anfangsgeschwindigkeit (V₀) in den Eingabefeldern X, Y und Z an. Für die angenommene Anfangsgeschwindigkeit kann jede gewünschte Richtung verwendet werden.
• Last anwenden. Klicken Sie auf diese Schaltfläche, um die Anfangsgeschwindigkeit auf alle aktiven Bauteile des Modells anzuwenden. Diese Schaltfläche wird nur angezeigt, wenn das Optionsfeld Verschieben ausgewählt ist.
• Wendet bei Klicken auf Weiter die Geschwindigkeit an bzw. ändert sie. Diese Option wird nur angezeigt, wenn das Optionsfeld Verschieben ausgewählt ist. Wenn dieses Kontrollkästchen aktiviert ist, müssen sie nicht separat auf die Schaltfläche Last anwenden klicken. Die Geschwindigkeit wird angewendet, wenn Sie auf die Schaltfläche Weiter klicken, um mit Schritt 4 fortzufahren. Diese Option ist vorgabemäßig aktiviert.

Schritt 4: Ereignisintervalle, Dauer und Abtastraten

Die Optionen Geschätzte Zeit bis Aufprall und Geschätzte Geschwindigkeit bei Aufprall werden automatisch berechnet und im vierten Dialogfeld des Assistenten Falltest angezeigt.

Das Ereignis wird automatisch in die folgenden drei Analyseintervalle unterteilt:

• Ereignis 1 - Fallen: Der Zeitraum vor dem Aufprall. Eine niedrige Abtastrate (großer Zeitschritt) wird für dieses Intervall verwendet, da es keine signifikante Spannung oder Verformung des Modells im freien Fall gibt.
• Ereignis 2 - Aufprall: Eine kurze Zeitspanne, in der der Aufprall erfolgt. Eine hohe Abtastrate (kleiner Zeitschritt) wird für dieses Intervall verwendet, um die schnell auftretende Spannung und Verformung während des Aufprallereignisses präzise zu erfassen.
• Ereignis 3 - Rückstoß: Eine Zeitspanne des Abprallens oder Entlanggleitens nach dem Aufprall. Die Dauer dieses Intervalls entspricht vorgabemäßig der Summe der Intervalle Fallen und Aufprall. Ein grober Zeitschritt wird für dieses Intervall berechnet, der jedoch in der Regel genauer als der Zeitschritt des Intervalls Fallen ist.

Die Option Automatisch ist vorgabemäßig ausgewählt. Deaktivieren Sie diese Option, wenn Sie die Dauer der Ereignisse oder die Anzahl der Schritte ändern möchten. Die Abtastrate kann nicht direkt geändert werden. Die Werte in dieser Spalte werden anhand der angegebenen Dauer und der Anzahl der Schritte berechnet. Entsprechend können die Werte in der Spalte Gesamtzeit nicht direkt geändert werden. Diese Werte sind die kumulative Summe der Dauer der einzelnen Intervalle und werden automatisch berechnet.

Anmerkung: Wenn Sie das Rückstoß-Ereignis aus der Simulation ausschließen oder eines oder mehrere Intervalle hinzufügen möchten, müssen Sie dazu die Registerkarte Ereignis im Dialogfeld Analyseparameter verwenden.

Klicken Sie auf die Schaltfläche Weiter, um mit Schritt 5 fortzufahren.

Schritt 5: Simulation jetzt ausführen?

In diesem abschließenden Dialogfeld werden Sie gefragt, ob Sie die Simulation jetzt ausführen möchten. Folgende Optionen sind verfügbar:

• Ja. Wenn Sie diese Option auswählen, wird der Assistent geschlossen, und die Analyse wird gestartet, sobald Sie auf die Schaltfläche Fertig stellen klicken.
• Nein, es sind weitere Einstellungen erforderlich. Wenn Sie diese Option auswählen, wird durch Klicken auf die Schaltfläche Fertig stellen der Assistent Falltest beendet, aber die Simulation wird nicht gestartet. Verwenden Sie diese Option, wenn Sie vor der Ausführung der Simulation weitere Anpassungen an der Modellkonfiguration vornehmen möchten oder wenn Sie die Simulation einfach verschieben möchten.

Anmerkungen:

• Für den zweiten Schritt und nachfolgende Schritte klicken Sie auf die Schaltfläche Zurück, um zum vorherigen Konfigurationsschritt zurückzukehren.
• Klicken Sie für einen beliebigen Schritt auf die Schaltfläche Abbrechen, um den Assistenten zu beenden. Alle Parameter, die Sie definiert haben, und alle Grenzebenen, die Sie erstellt haben, bleiben jedoch erhalten. Wenn Sie zu einem späteren Zeitpunkt erneut auf den Befehl Falltest klicken, wird der Vorgang an der Stelle fortgesetzt, an der Sie ihn unterbrochen haben.
• Wenn Sie eine vom Assistenten Falltest erstellte Grenzebene entfernen möchten, müssen Sie diese manuell löschen. Die Ebene wird im Browser unter Grenzebenen angezeigt.
• Wenn Sie die Höhe der Grenzebene ändern möchten, verwenden Sie dazu den Assistenten Falltest, damit die Fallintervalldauer automatisch aktualisiert wird. Bearbeiten Sie die Grenzebene nicht direkt, da die Ereignisdauer nicht entsprechend aktualisiert wird.
• Wenn der Assistent Falltest verwendet wird, wird ein Parameter auf der Registerkarte Integration für die erweiterten Analyseparameter geändert. Insbesondere wird Parameter für (MES-) Integrationsmethode in Null geändert (der Vorgabewert ist 1). Ein Parameter mit dem Wert Null verhindert das Herausfiltern von Hochfrequenzeffekten während der Lösung und ermöglicht außerdem eine größere Genauigkeit bei der Aufprallzeit und der Aufprallgeschwindigkeit. Weitere Informationen finden Sie unter Integrationsmethode Allgemein: MES, NLS auf der Seite Integrationsmethoden.

Beschränkungen des Assistenten Falltest (Modellrotation)

Die Drehung des Modells wird beim Ermitteln der Aufprallzeit nicht vom Assistenten Falltest berücksichtigt. Nur horizontale und vertikale Anfangsgeschwindigkeiten und die horizontale und vertikale Schwerkraftbeschleunigung werden berücksichtigt. Wenn eine Anfangsdrehgeschwindigkeit oder eine Kraft, ein Druck oder eine Drehmomentlast auf das Objekt derart angewendet wird, dass die Neigung des Modells im Verhältnis zum Boden während des Falls geändert wird, wirkt sich dies auf die Aufprallzeit aus. Für die ordnungsgemäße Erfassung des Aufprallereignisses müssen Sie die Dauer des Falls in diesen Fällen manuell anpassen.

Anmerkung: Ein Objekt dreht sich im freien Fall NICHT, außer eine externe Kraft wirkt auf das Objekt ein, wie z. B. Windwiderstand. Das heißt, wenn nur die Schwerkraft auf das Modell einwirkt, wird das Objekt während des Falls nicht gedreht. Deshalb müssen Sie sich keine Gedanken um die Form des Bauteils oder der Baugruppe oder die Position des Schwerpunkts machen.