scia.m.surface - Oberflächenmodellierer

Mit diesem Modul können Sie flache oder gekrümmte Oberflächen in der SCIA Engineer-Umgebung einfügen. Ebene oder gekrümmte Oberflächen können gerade oder gekrümmte Kanten, eine konstante oder variable Dicke und bestimmte Randbedingungen haben, wie Rippen, Öffnungen, Teilbereiche oder abgeschnittene Bereiche, die durch sich schneidende Oberflächen definiert sind. Flächen-, Linien- oder Knotenkräfte können angewendet werden und es können Knoten und Kantenauflager definiert werden. Mit spezifischen Werkzeugen können Sie die Topologie der planaren Elemente erstellen und bearbeiten, das FE-Netz für die Elemente erzeugen und sie dann in der FE-Analyse aktivieren. Außerdem steht ein umfangreicher Ergebnissatz für die Oberflächen zur Verfügung. Alle Werkzeuge und Funktionen, die für das Modul scia.m.surface beschrieben wurden, sind auch für planare Elemente verfügbar.

Ebene und gekrümmte Oberflächen

Nicht nur ebene, sondern auch gekrümmte Oberflächen (Bauteile) können modelliert werden. Die Struktur kann Zylinder, Kegel, Hyperbeln, Spiralen und andere einfache oder komplexe Formen enthalten. Aus mathematischer Sicht werden all diese Oberflächen als beliebig geformte Vier- oder Dreiecke definiert. Die Form der Kanten bestimmt dann die Form der endgültigen Oberfläche.

Nachdem eine gekrümmte Oberfläche (ein Bauteil) eingegeben wurde, kann sie mit den Standardfunktionen zur geometrischen Verarbeitung bearbeitet werden. Die Kanten können ebenfalls bearbeitet und ihre Form bei Bedarf geändert werden, beispielsweise Änderung von einer Bézierkurve in eine Linie oder umgekehrt.

Ausschnitte aus 2D-Bauteilen

Diese Funktion erweitert die Möglichkeiten von SCIA Engineer durch Generieren von Schnittpunkten von 2D-Bauteilen. Unter bestimmten Umständen ist die Generierung von Schnittpunkten (Schnittlinie oder Schnittkurve) ausreichend, beispielsweise wenn eine Platte und eine Wand miteinander verbunden werden müssen, damit die beiden Bauteile als Einheit wirken. Besonders für gekrümmte Flächen ist jedoch mehr als eine einfache Berechnung der Schnittkurve erforderlich. Meist muss ein Teil der Struktur auf einer Seite der Schnittstelle entfernt und darf nur auf der anderen Seite beibehalten werden.

Diese Aktion wird in 2 Schritte aufgeteilt:

• Berechnung der Schnittstelle (z. B. Schnittkurve)
• Entfernen des Bereichs („Ausschnitt“), der in der Berechnung nicht berücksichtigt werden soll

 

Lineare Analyse von planaren Elementen

Das Modul scia.m.surface bietet zusätzlich zu den in Modul scia.m.frame enthaltenen Möglichkeiten der FE-Analyse eine Funktion zum Generieren eines Netzes für planare Elemente (Platten, Wände, Schalen) und die Möglichkeit, die FE-Analyse damit auszuführen. Die Ergebnisse der FE-Analyse können auf verschiedene Weisen angezeigt und ausgewertet werden.

Übersichtliche und detaillierte Ergebnisse

• Diagramme am Modell: Diagramme der Ergebniswerte werden am Modell in einem 3D-Grafikfenster abgebildet
• Resultierende: Lasten, Reaktionen, Kräfte in Querschnitten
• Detaillierte Ergebnisse an separaten planaren Elementen und Schalenelementen: detaillierte Auswertung der Ergebnisse und Diagramme je Element
• Umfassende Protokollierung der Berechnung
• Berechnungsprotokoll: Kombination von Tabellen und Bildern in einem strukturierten Bericht
• Ergebnistabellen: alle Ergebniswerte in Tabellenform (und optionalem Export zu MS Excel)

Umfassende Ergebnisse

Für Platten, Wände und Schalenteile stehen die folgenden Optionen zum Darstellen der Ergebnisse in den Ebenen zur Verfügung:

• Isoflächen/isolinien
• Resultierende
• lokale und globale Extremwerte

Jede Art Basisergebnisse für planare Elemente wird von mehreren Werkzeugen unterstützt, damit die Ergebnisse in den ausgewählten Bereichen bequem und schnell angezeigt werden können: 

• Integrationsstreifen
• Querschnitte
• Durchschnittsstreifen

3D-Freiformmodellierer

Der 3D-Freiformmodellierer dient der Modellierung von 3D-Formen, insbesondere für den konstruktiven Ingenieurbau. Er bietet den vollständigen Funktionsumfang einer 3D-Modellierungslösung, einschließlich der Eingabe in beliebigen Richtungen oder Ebenen des 3D-Systems und der gerenderten oder transparenten Anzeige der bearbeiteten Entitäten.

Die Funktionen zur Modellierung der Basiskörper sind im Dienst „Struktur => Modellierung/Zeichnung => Körper“ verfügbar. Die folgenden Basistypen sind verfügbar:

• Prisma
• Zylinder
• Rotationsfläche

Neben diesen allgemeinen 3D-Volumen stehen einige Elemente vom Typ offener Schalen zur Verfügung:

• Offene Schale – allgemeines Polygon
• Offene Schale – Rotationsfläche
• Offene Schale – Translationsfläche

Dieser Standardsatz kann vom Benutzer außerdem mithilfe des Moduls „Parametrische Modellierung“ (scia.m.parametric) erweitert werden.

Der 3D-Freiformmodellierer arbeitet mit Volumen, die im Prinzip auf gekrümmten Formen basieren. Sämtliche Definitionslinien können durch einfaches und intuitives Verschieben der Definitionspunkte bearbeitet werden.

Mit dieser Vorgehensweise lassen sich nahezu beliebige Formen recht einfach definieren.

Die vordefinierten Formen folgen der gleichen Logik wie alle anderen Blöcke in SCIA Engineer. Im Dialogfenster können Parameter eingegeben werden, aber nachdem die Form im Modellierraum positioniert wurde, ist sie unveränderbar und kann nicht mehr über die Parameter bearbeitet werden. Erweiterte Modellierung allgemeiner Körper, wie extrudierter Körper, Rotationskörper usw. Boolesche Operatoren, d. h. Durchdringung, Vereinigung, Entnahme, können zusammen mit ausgeklügelten Funktionen zur Änderung der Körperform (Netzerstellung für Oberflächen, geometrische Manipulation mit Knoten) auf die Körper angewendet werden.

Eingabe von Basiskörpern mittels Extrusion und Rotation von Linien und Kurven

Volumenformen können auf zwei verschiedene Weisen eingegeben werden: mittels Extrusion oder Rotation. Jede Linie und jeder Rand kann dabei als gerade oder gekrümmt definiert werden. Dies ermöglicht das Erstellen einer großen Vielfalt an Formen.
 

Alle Kurven behalten ihren Typ bei und können später bearbeitet werden. Sämtliche Kurven und Linien folgen der Position ihrer Definitionspunkte und lassen sich daher durch Verschieben dieser Definitionspunkte mit beliebigen Geometrie-Bearbeitungsfunktionen schnell und einfach bearbeiten. Zur Bearbeitung stehen die üblichen Funktionen „Verschieben“, „Skalieren“ und „Strecken“ sowie die numerische Bearbeitung der Koordinaten der Eckpunkte mit der Tabellenbearbeitungsfunktion zur Verfügung. Wie für andere SCIA Engineer-Entitäten ist auch hier die Parametrisierung möglich. Volumen können uneingeschränkt zum Erstellen parametrisierter Vorlagen verwendet werden. Für die Parametrisierung ist das Modul „Parametrische Modellierung“ (scia.m.parametric) erforderlich.

Boolesche Operationen für 3D-Formen

Boolesche Operationen sind ein Standardwerkzeug für die effiziente Modellierung von 3D-Formen. Der 3D-Modellierer unterstützt alle üblichen Operationen:

• Vereinigung
• Entnahme
• Durchdringung (XOR)
• Unterteilung (OR)

 

Der 3D-Modellierer bietet, wie oben beschrieben, verschiedene Funktionen zur effizienten lateralen Modifikation von Körpern. Die Funktionen basieren auf einer Mehrebenen-Definition der Oberflächen, bei der die Geometrie der primären und der sekundären Ebenen definiert werden kann. Ermöglicht wird dies durch die interne Differenzierung der Oberflächen.