Limitierung dieses Netztyps & wann er nicht verwendet werden sollte
Standardmäßig behandelt SolidWorks Simulation alle Strukturbauteile einer Schweißkonstruktion im Modell automatisch als Balken. Die Verwendung von Balkenelementen zur Darstellung einer Geometrie hat erhebliche Auswirkungen auf die Darstellung der Struktur, das Netz und die Ergebnisse durch die extreme Vereinfachung der Geometrie.
Weiters auf die Art von Spannungsausgaben und Verbindungen mit anderen Komponenten.
Generell sollte ein Anwender den geeigneten Elementtyp für die Darstellung eines Körpers auswählen bzw. bei Vorauslegung durch die Software dies je nach technischer Anforderung kontrollieren.
Ab Version 2021 kann das Standardverhalten einer Vorauslegung durch Simulation geändert werden.
Aktivieren Sie dazu Simulation > Optionen > Standardoptionen > Netz > Alle Volumenkörper mit Volumennetz vernetzen.
Wenn diese Option aktiviert ist, vernetzt SOLIDWORKS Simulation alle Volumenkörper unabhängig von ihrer Erstellung - Bleche und Schweißteile mit einem Volumennetz. In der Studie kann die Netzzuordnungen jederzeit wieder manuell geändert werden.
Hierzu in einer Simulationsstudienstruktur mit der rechten Maustaste auf den obersten Teileordner klicken, und Alle Bleche als Schalen behandeln oder Alle Schweißteile als Balken behandeln auswählen, bzw. können auch einzelne Komponenten je nach Bedarf wieder geändert werden.
Wenn eine Komponente als ein Balken behandelt wird, ist die Geometrie für die Simulation völlig unzugänglich.
In diesem Fall ersetzt Simulation den Körper durch ein simples Balkenelement (je nach Fall gerade oder gekrümmt). Der Querschnitt des Balkens wird durch einen einzigen Knoten auf dieser Linie dargestellt. Eine Reihe von Werten (Querschnittseigenschaften) stellen die mechanischen Eigenschaften des Querschnitts dar.
Das Vorhandensein von Ausschnitten, Löchern oder geometrischen Unregelmäßigkeiten entlang der Balken führt zu Problemen betreffend Ergebnisse der Balkenanalyse und auch der 3D-Darstellung des Balkennetzes und den Ergebnisdarstellungen. Es wird empfohlen diese vor der Balkenvernetzung aus den Strukturelementen zu entfernen.
Zu beachten wäre dass das Entfernen dieser geometrischen Unregelmäßigkeiten entlang der Strukturelemente die Struktureigenschaften in vermehrten Umfang beeinflusst und nur angewandt werden sollte wenn dies die Steifigkeit nicht maßstäblich beeinflusst. Andernfalls ist die Verwendung eines Volumen- oder Schalennetzes anstelle des Balkennetzes für genauere Ergebnisse vorteilhafter.
Die Behandlung eines Körpers als Balken oder als Körper hat viele weitere Konsequenzen.
In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Unterschiede aufgeführt:
Die folgenden Beispiele zeigen Fälle, in denen Balkenelemente aus verschiedenen Gründen nicht zu verwenden sind:
1)
Der vertikale I-Träger sollte nicht als Balken behandelt werden
wenn es gilt die dreieckigen Knotenbleche korrekt zu berücksichtigen.
Mit der Veröffentlichung von SOLIDWORKS Simulation 2013 unterstützt die Software das Verbinden einer Schalenkante und eines Trägers. Bei der Balkenmodellierung ist es jedoch nicht möglich, den in der Abbildung gezeigten Detaillierungsgrad der Konstruktion zu erreichen.
2)
Die waagerechten L-Träger sollten nicht als Balken definiert werden,
da die Verbindung mit dem Stift nicht hergestellt werden kann
3)
Der I-Träger sollte nicht als Balken behandelt werden,
die darüber liegende rechteckige flache Platte oder das vertikale Versteifungsblech kann nicht korrekt berücksichtigt werden
4)
Das Winkelprofil sollte nicht als Balken behandelt werden.
Ein Balkennetz kann den Verbund der Platte mit dem Flansch des Doppel-T-Trägers nicht genau darstellen.
5)
Der größere blaue Balken sollte nicht als Balken behandelt werden.
Unter dieser Lastbedingung erfährt der blaue Balken eine gewisse Biegung, Torsion und Scherung. Ein Balkennetz ist lediglich in der Lage die damit verbundene Durchbiegung darzustellen. Eine weiter zu berücksichtigendes Verhalten bei der Durchbiegung ist die Änderung der Querschnittsform von einem Quadrat zu einem Rhombus. Diese Verformung kann nur mit einem Schalen- oder Volumennetz berücksichtigt werden.
Hier ist ein Vergleich der resultierenden Verschiebungsergebnisse mit einem Balkennetz (links) und einem Volumennetz (rechts) bei gleichem Verformungsmaßstab dargestellt. Beachten Sie die verformte Darstellung des Querschnitts des größeren Balkens mit dem massiven Netz.
