EP1631866A2 - Method for recognizing connectable surfaces - Google Patents
Method for recognizing connectable surfacesInfo
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- EP1631866A2 EP1631866A2 EP04735198A EP04735198A EP1631866A2 EP 1631866 A2 EP1631866 A2 EP 1631866A2 EP 04735198 A EP04735198 A EP 04735198A EP 04735198 A EP04735198 A EP 04735198A EP 1631866 A2 EP1631866 A2 EP 1631866A2
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- EP
- European Patent Office
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- elements
- pair
- finite element
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/402—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for positioning, e.g. centring a tool relative to a hole in the workpiece, additional detection means to correct position
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
- G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
Definitions
- the invention relates to a method for the automatic detection of connectable surfaces in a technical system.
- the system comprises bodies which can be connected in pairs using a joining technology.
- a computer-available construction of the system is specified, which comprises at least one surface belonging to the body for each body of the system.
- joint connection also includes seals between two bodies, which, for example, have the task of ensuring a minimum distance between two bodies and to have certain elastic properties or to provide noise damping or insulation.
- connectable surfaces and the layers between the connectable surfaces are preferably broken down into finite elements. Finite element simulations are then carried out. The mechanical behavior of the system is predicted by evaluating the simulation results.
- finite elements The method of finite elements is from "Dubbel - Taschenbuch für den Maschinenbau", 20th edition, Springer-Verlag, 2001, C 48 to C 50, and from TR Chandrupalta & AD Documentation: "Introduction to Finite Element in Engineering” , Prentice-Hall, 1991.
- strength tasks of all kinds e.g. B. for stress distribution or stability, numerically solved. For example, it is determined how a system consisting of several solid bodies deforms and bends under external loads and how the bodies move relative to one another. There is a computer-available design of a system to be examined. A certain number of points are called in the construction, which are called nodes.
- Finite elements are the surface or volume elements that are formed with the help of the nodes as their corners. Curved surfaces or bodies that are treated approximately as surfaces, for example sheets of a body of a motor vehicle, are often broken down into shell elements. The nodes form a network in the construction, which is why the process of defining nodes and generating finite elements is called “meshing" of the construction. Depending on the task, the displacements of these nodes and / or rotations of the finite elements in these nodes are called or the stresses in these finite elements are introduced as unknowns. Equations are set up that approximately describe the displacements, rotations or stresses within a finite element. Further equations result from dependencies between various finite elements, e.g. B. from the fact that the principle of virtual work in the nodes must be fulfilled and the calculated displacements must be constant and must meet the boundary condition that in reality there are no gaps or penetrations.
- Different bodies in a system are often networked independently of one another.
- the system is part of the body of a motor vehicle to be constructed, and the bodies are subsystems that are constructed in parallel by different suppliers without the networks being adapted to one another.
- the bodies are networked independently of one another, the nodes on adjoining surfaces of the bodies often do not lie on one another, but are e.g. B. shifted against each other or belong to finite elements of different sizes and different orientations in space.
- Such cross-links of adjoining bodies are referred to as incompatible cross-links.
- a realistic finite element simulation must take into account the interactions and interdependencies between the bodies, which are caused by the adjacent surfaces. Finite Element simulations that take these interactions and dependencies into account even with independent and therefore usually incompatible networking of the bodies. Because if a compatible network would be necessary to set up the system of equations and carry out the simulations, the bodies cannot be networked independently of one another.
- a method for finite element simulation of an adhesive connection is known from G. Tokar: "Spot welding adhesive - properties and calculation method for linear body stiffness", VDI reports No. 1559, pp. 549-575, 2000.
- Finite element simulations are known carried out for a system that comprises two sheets that are connected by an adhesive seam. Due to external loads, shifts occur between and within the sheets that are predicted by the simulations. For the simulations, finite elements in the sheets and in the connecting adhesive layer generated .
- the invention has for its object to provide a method that facilitates and accelerates the networking for finite element simulations of a system with a plurality of bodies with a given joining technology, by the use of which a layer can be generated between two bodies of the system.
- the computer-available construction of the system comprises several areas chen.
- Each of these surfaces belongs to a body of the system.
- the surfaces are surfaces of the bodies or surfaces that approximate the respective bodies.
- the approximating surfaces are preferably their central surfaces.
- the construction does not necessarily include voluminous models of the bodies.
- a joining technology is specified, for example a certain adhesive process.
- the joining technology creates a layer between two bodies, for example an adhesive seam or a seal. Finite elements for the surfaces are created. According to the invention, those areas or partial areas of areas of the system that can be connected by the specified joining technology are automatically recognized. For this purpose, the spaces between two surfaces of the construction that can be filled with a layer created by the joining technology are automatically recognized. For example, those spaces between two surfaces are recognized that can be filled with a glued seam when using the gluing process.
- the element pair consists of a finite element of one surface and a finite element of the other surface of the surface pair.
- the two finite elements of the element pair are at a distance from each other that is less than or equal to a predetermined upper bound.
- An element pair consisting of two finite elements of the same area is not selected.
- An element pair consisting of two finite elements, the distance between which is greater than the specified limit, is also not selected. If, for example, the system comprises three bodies and the construction comprises four surfaces and if each of these surfaces is broken down into 100 finite elements, there are 4 * 3/2 6 surface pairs and 100 * 100 element pairs per surface pair. If each finite element of one surface has a distance less or equal to the upper bound than four finite elements of the other surface, 100 * 4 element pairs are selected for each surface pair.
- This selection is carried out in such a way that all pairs of connectable finite elements are among the selected pairs, that is to say all the non-selected pairs cannot be connected.
- a computer-available and quickly executable selection rule is used for the selection.
- the selected pairs of finite elements are examined in more detail. It is decided for each selected element pair whether the two finite elements of the element pair can be connected by the joining technology or not.
- a computer-evaluable decision criterion is used to automatically make the decision, which compares the positions and / or orientations of the two finite elements with predetermined upper and / or lower bounds.
- These barriers are preferably specified depending on the technical properties of the joining technology. For example, a glue seam in the gluing process must be at most 1 mm thick and must be at least 0.2 mm thick.
- the invention takes into account the possibility that only parts of two surfaces can be connected to one another by the joining technology, while other parts are not.
- one body is a flat sheet and another body is a V-shaped sheet.
- An area of the flat sheet can be connected to one leg of the folded sheet, but not to the other. Both sheets are approximated by their central planes.
- Connectable finite elements of surfaces are determined according to the method according to the invention. Only finite elements are determined in the one connectable leg of the V-shaped sheet.
- Finite elements in surfaces are usually described by fewer parameters.
- the advantage of using fewer comparison operations is particularly significant if thousands or even hundreds of thousands of finite elements are generated for the surfaces, which is the case, for example, with constructions with many surfaces or with a fine division of the surfaces into many small finite elements can be.
- a computer-available construction of the system with surfaces for the body is specified. It is not necessary that the construction include voluminous models of the bodies.
- the method can therefore be used early in the product creation process, namely at a point in time at which only the boundary surfaces or approximating surfaces of the bodies are fixed, but no details of the bodies yet.
- the use of surfaces and finite elements in the form of surface elements elements also saves considerable computing time as well as computing and storage capacity compared to the use of voluminous models and volume elements as finite elements.
- the decision criterion that is used in accordance with claim 1 to determine connectable element pairs is a computer-available, automatically evaluable criterion. It provides the connectable surfaces or areas of surfaces much faster than the processor by manual specification. The determination of connectable areas is therefore objective, comprehensible and can be repeated as often as required. It is not necessary to ask the expert knowledge of experienced designers or calculation engineers again for each application. Subjective factors as well as errors and mistakes that often occur in manual specification are excluded. Furthermore, it is not necessary to specify which areas are to be considered adjacent or overlapping.
- the method according to the invention can also be used if the system comprises many bodies with connectable surfaces or surfaces with complicated geometries. It is often impossible for such a system to manually determine gaps between connectable surfaces in a reasonable amount of time.
- the advantage of automatic detection is even more significant if the prediction of the mechanical behavior has to be carried out several times. This is e.g. B. then Required if different constructions of a technical system are to be compared or if different construction stages are run through and the positions and / or orientations of surfaces are changed. For each finite element simulation of a construction or a construction status, the generation of finite elements is required again.
- pairs of connectable surfaces are automatically determined by the method according to the invention that were not discovered by the processors as applications of the specified joining technology. This is the case when finite elements in the areas meet the decision criterion and are determined to be connectable. If, for example, the joining technology that is specified for the method according to the invention is less expensive than other joining technologies, the method according to the invention shows potential for savings. For example, bonding is specified as the joining technology, and individual bodies can be made from plastic instead of steel. Bodies made of plastic can only be connected by gluing.
- the method according to the invention can also be used when surfaces of the structure have been crosslinked independently of one another and therefore have incompatible crosslinks. Because the networks were carried out independently and can be incompatible, the system bodies can be constructed in parallel, e.g. B. from different agents who do not have to coordinate the networking. Because parallel design and parallel networking are made possible and no coordination about the networking is required, time is saved and a simultaneous product design is made possible. It is possible to network the surfaces independently of one another and to first carry out finite element simulations for each body independently of other bodies. The networks of the individual Areas can be reused for various finite element simulations of the entire system.
- the mechanical behavior of a layer can only be predicted realistically if the layer appears as a spatial, ie three-dimensional object, and not as a surface in the simulation. Therefore, further finite elements are created for the layer.
- the spaces between the pairs of finite elements determined according to the invention are automatically networked. This creates finite elements with nodes for these gaps.
- This networking does not necessarily depend on the networking of the approximating surfaces. Therefore, the networking of the layers can be adapted well to the particular task that is to be dealt with using the solution of the system of equations generated according to the invention. For example, depending on the task, the connecting layer is broken down into many small or a few large further finite elements.
- the thickness of the connecting layer is taken into account - even if the layer has different thicknesses at different points.
- the layer is treated mechanically in the system of equations.
- one body is a flat sheet and another body is a V-shaped sheet.
- only finite elements in one connectable leg of the V-shaped sheet and finite elements in the adjacent part of the other sheet are determined as connectable finite elements. Further finite elements are only generated in the space between the connectable leg and the opposite area of the flat sheet.
- the distance between the two nodes of the pair of nodes is determined for each pair of nodes.
- a selection is made from the N_l * N_2 pairs of nodes. Those node pairs are selected whose two nodes have a distance that is less than or equal to a predetermined upper bound.
- the distance is only determined between selected element pairs, and among the determined element pairs, the element pairs with a distance that is not too great are selected.
- Claim 3 and claim 4 further develop the embodiment according to claim 2.
- An additional preselection is carried out from the determined element pairs on the basis of the distances between nodes.
- each determined element pair it is checked for each determined element pair whether each node of the one finite element of the element pair has a distance from at least one node of the other finite element that is less than or equal to a predetermined upper limit. If a node of one finite element is too far apart from all nodes of the other finite element, the test is terminated and the element pair is not preselected and therefore not selected and subjected to further tests. The previously determined element pairs are preselected for which the test delivers a positive result.
- each element pair it is checked for each element pair determined whether each node of the one finite element of the element pair is at a distance from all nodes of the other finite element which is less than or equal to a predetermined upper limit. If a node of one finite element is too far apart from a node of the other finite element, the test is terminated and the pair of elements is not preselected and therefore not selected and subjected to further tests. The previously determined element pairs are preselected for which the test delivers a positive result.
- Claim 5 provides that the distance between two finite elements of a pair of elements is not only compared with the upper, but also with a predetermined lower bound. If the distance is smaller than the lower bound, the element pair is not selected. This means that a selection among the element pairs is made based on the distance. If the distance is larger than an upper or smaller a lower bound, it is decided that the finite elements cannot be connected.
- Claim 6 specifies refinements of how the selection of element pairs is carried out quickly on account of their spacing. Approximations for the distance are determined by various processes and compared with upper and / or lower bounds. At least one of these processes is preferably carried out in the distance determination. It is also possible to carry out several processes and to compare the respectively determined distance with an upper and / or lower barrier. If all processes and comparisons lead to a positive result, further tests are carried out to decide that the two finite elements can be connected. If a comparison at the end of a process leads to a negative result, it will decide that the two finite elements cannot be connected.
- the embodiment according to claim 7 lays down a series of further tests which are incorporated into the decision criterion which can be evaluated by the computer. If a decision is made as to whether the finite elements of a selected element pair can be connected or not, at least one of these tests is carried out.
- the decision criterion preferably uses a logical combination of the results of these tests. For example, finite elements of a pair are classified as connectable if all tests or if at least one test is met.
- the individual tests are preferably carried out in a predetermined sequence, so that the individual tests are carried out first with the least computing effort. For a pair of elements, the execution of the individual tests is terminated if, based on the individual tests already carried out, it is already clear whether the finite elements of the pair can be connected or not.
- the angle between the two finite elements of the element pair is determined, e.g. B. as an angle between two normals on the finite elements. It is checked whether the angle is less than or equal to an upper bound - then the test gives a positive result - or not.
- One finite element of the pair of elements is projected along a projection vector.
- This projection vector is generated, for example, by generating two normals of the same length on the two finite elements and the projection vector being the sum vector from these two (claim 8). It is checked whether the projected finite element overlaps with the other finite element - then the test delivers a positive result - or not.
- the midpoints of the two finite elements of the element pair are determined.
- One finite element of the pair of elements is projected along a projection vector.
- the distance between the center of the projected finite element and the center of the other finite element is determined. It is checked whether the distance is less than or equal to an upper bound - then the test gives a positive result - or not.
- the distance between the center of the projected finite element and the center of the other finite element is determined.
- the length of the longest edge of the two finite elements of the pair is determined.
- the quotient of distance and longest edge length is calculated. It is checked whether the quotient is less than or equal to an upper bound - then the test gives a positive result - or not.
- At least one barrier depends on at least one of the following parameters: a technological parameter of the specified joining technology,
- joining technology includes according to claim 10 many possible technologies, e.g. B. gluing, welding or that of a sealing or insulating or spacing layer.
- a spacer layer of rubber is inserted to a predetermined minimum distance between different parts of the body, for. B. planking and interior parts of a motor vehicle to comply.
- the embodiment according to claim 11 takes into account the possibility that different joining technologies come into question for the connection of boundary surfaces. These different joining technologies each have an evaluation, e.g. B. depends on the cost and / or the reliability of the respective technology. The joining technologies that can be used to connect this pair are determined for each pair of boundary surfaces. It is possible that no or only one joining technology is determined. If, on the other hand, several are determined, one is selected using the ratings. It is possible that different joining technologies are selected for a system.
- These different joining technologies each have an evaluation, e.g. B. depends on the cost and / or the reliability of the respective technology.
- the joining technologies that can be used to connect this pair are determined for each pair of boundary surfaces. It is possible that no or only one joining technology is determined. If, on the other hand, several are determined, one is selected using the ratings. It is possible that different joining technologies are selected for a system.
- the mechanical behavior of the layer can then be predicted more realistically if the dependencies and interactions between a layer in one of the gaps and the areas connected by the layer are taken into account. be done.
- There are mechanical dependencies between nodes of further finite elements of the layer and adjacent points of a boundary surface of a body connected to the layer e.g. B. the principle of virtual work, according to which the forces and moments between the nodes and the adjacent points are in balance. These dependencies are taken into account by equations between the nodes in the layer and adjacent points.
- Claim 16 provides an advantageous embodiment of how these dependencies are taken into account.
- Claim 17 shows a further embodiment that saves nodes and thus reduces the number of unknowns in the system of equations to be solved.
- Fig. 12 connectable areas of the areas F.l and F.2;
- the embodiment described below relates to a body of a motor vehicle as the system.
- the body comprises various sheets and other bodies, and it is automatically determined which of these sheets can be connected to one another in which areas by adhesive bonds.
- a computer-available design of the body was created using a computer-aided design (CAD) tool and is available in the form of a CAD model.
- CAD computer-aided design
- CATIA was used.
- a description of CATIA is e.g. B. at http: // www. catia. com, queried on February 5, 2003, available.
- the entire body, including the sheets, is constructed in volume, so that the thicknesses of the sheets are fixed.
- a preprocessor is used to generate the data required for a finite element simulation from the CAD model for the body.
- the networking of the CAD model of the body is carried out automatically with the help of this preprocessor.
- the method according to the invention and described below is carried out during the crosslinking, namely after the finite elements for the approximating sheets have been produced.
- MEDINA software tool
- a description of MEDINA is available at http .- // www, c3pdm.com/des/products/medina/documentation/medina -DINA4 e.pdf, queried on February 5, 2003.
- the "MEDINA / PreProcessing" module automatically imports a CAD model that is saved in the CATIA data format or in the standardized STEP or VDA data formats. After the import, MEDINA automatically meshes the CAD model of the body based on the specifications of a user. The finite elements and the nodes are generated in MEDINA and saved in a computer-available form in the MEDINA data format.
- a tool for carrying out a simulation according to the finite element method imports this description in the data format from MEDINA or another data format and carries out the finite element simulations.
- the expert knows various FEM tools, e.g. B.
- the construction of the system comprises two sheets and a voluminous body K.I.
- the sheets are both 2 mm thick and are approximated in the middle by two surfaces F.l and F.2.
- the body K.l is represented by two delimiting surfaces F.6 and F.7.
- Fig. 1 shows the body K.l and four surfaces F.l, F.2 of the two sheets and F.6, F.7 of the body K.I.
- the areas F.l, F.6 and F.2 are folded and comprise two levels. The distances and the different orientations of the surfaces and the body in the room are exaggerated for clarity.
- the area F.6 of the body K_l points to the area F.l and is hidden in FIG. 1.
- the finite elements all have the shape of triangular or square surface elements.
- all four nodes of a square surface element lie in one plane.
- Square surface elements, for which this is not the case, are preferably broken down into two triangular surface elements for the test for connectivity.
- An alternative to this is to replace a square surface element whose nodes are not in one plane for the connectivity tests with an approximating square surface element whose four nodes are all in one plane.
- FIG. 2 shows some surface elements for the bodies and for the middle surfaces of FIG. 1.
- the square surface elements preferably have the shape of rectangular ones, but other shapes are also possible.
- the edge lengths of the surface elements are 10 mm and 5 mm.
- the method according to the invention is explained using the example of the two middle surfaces F.l and F.6, which approximate two different sheets.
- the pair of surfaces F.l, F.6 is automatically examined to determine which pairs of surface elements of the surfaces F.l, F.6 can be connected to one another by an adhesive connection. For each element pair, a decision is made as to whether or not the two surface elements of the element pair can be connected by an adhesive connection.
- FIG. 3 illustrates an example of the selection of element pairs for the surface pair, which consists of the two surfaces F1 and F.6.
- the nodes of all Surface elements are determined and their coordinates are saved in a vector. With five pairs of surfaces, five vectors with three coordinates of node points are stored.
- the nodes 200.1, 200.2, 200.3, 200.4, 200.5 and 200.6 belong to the nodes of the area F1.
- the nodes of area F.6 include nodes 201.1, 201.2, 201.3, 201.4, 201.5 and 201.6.
- an adhesive connection may be a maximum of 1 mm thick.
- An upper bound for the maximum distance between the nodes of two connectable surface elements is derived from this. This derivation is illustrated in FIG. 4.
- the length of the route from node 201.1 of area F.6 to the nearest point 230.23 of area F.l may not exceed 1 mm.
- the closest point 230.23 is the base point of a normal on F.6 through the node 201.1.
- the edge lengths of both surface elements are 5 mm and 10 mm.
- the distance 260.1 between the node 201.1 and the nearest node 200.7 is therefore less than or equal
- the surface elements of the area Fl have a total of N_l nodes, those of the area F.6 have a total of N_2 nodes. Every distance between a node of Fl and a node of F.6 is determined. This requires N__l * N_2 distance calculations. The calculation of the distance between two points requires considerably less computing time than other tests of finite elements, therefore distance calculations are carried out first, and depending on the result of these distance calculations, element pairs are selected and further, more computational tests carried out only for the selected element pairs. The calculated distances are temporarily stored in an N_1 * N_2 matrix because each distance value is used several times.
- a 1 or a 0 is stored in each of the N_l * N_2 fields of an N_l * N_2 matrix A.
- a (i, j) is 1 if the distance between node no. I of one surface and node no. J of the other surface is less than or equal to 6 mm, otherwise it is 0.
- Each element pair is determined, one finite element of which has one node of a selected node pair as a node and the other finite element of which has the other node of the same node pair as a node.
- a selected pair of nodes in FIG. 3 is pair 200.1 and 201.1.
- the following 4 * 4 element pairs are therefore determined, one finite element having point 200.1 and the other finite element having point 201.1 as nodes: 100.1 and 101.1, 100.1 and 101.2, 100.1 and 101.3, 100.1 and 101.4, 100.2 and 101.1, ..., 100.4 and 101.1, 100.4 and 101.2, 100.4 and 101.3, 100.4 and 101.4.
- a preselection is made from these ascertained element pairs on the basis of the distances between nodes.
- One of the following two embodiments is used for this:
- each element pair determined whether or not each node of one finite element of the element pair is at a distance from at least one node of the other finite element that is less than or equal to an upper bound ⁇ _2 .
- the surface element 100.1 has the nodes 200.1, 200.2, 200.3 and 200.4.
- the surface element 101.2 has the nodes 201.1, 201.2, 201.3 and 201.4.
- the element pair (100.1, 101.2) is therefore preselected.
- each determined element pair it is checked for each determined element pair whether or not each node of one finite element of the element pair is at a distance from each node of the other finite element that is less than or equal to an upper bound ⁇ _2.
- the surface element 100.1 has the nodes
- the surface element 101.2 has the nodes 201.1, 201.2, 201.3 and 201.4.
- the element pair (100.1, 101.2) is therefore preselected.
- the node 201.2 from 101.2 to the node 200.5 from 100.4 has a distance greater than ⁇ _2.
- the element pair (100.4, 101.2) is therefore not preselected.
- This procedure is carried out for all determined element pairs. This selects pairs of elements. The further tests are only carried out for these selected element pairs.
- the first test determines the distance between the two surface elements 100.1 and 101.2.
- a normal is determined on the surface element 100.1 and another normal on the surface element 101.2.
- a straight line 211.4 through the center point 240.2 of 100.1 is generated.
- the center point 240.2 is determined as the intersection of the two diagonals in the surface element 100.1.
- the line 211.4 has the same direction as the sum of the two normals on 100.1 and 101.2.
- a modification of the first test provides for the two center points of the two surface elements 100.1 and 101.2 to be determined.
- the distance between the two center points is determined and used as the distance between the two surface elements.
- FIG. 6 illustrates a second test for the element pair with the surface elements 100.4 and 101.1.
- the surface elements 100.4 and 101.1 In the four nodes 200.1, 200.4, 200.5 and 200.6 of the surface element
- FIG. 7 illustrates the third test carried out next, by means of which the angle 220.1 between the two surface elements 100.1 and 101.2 is determined.
- a normal 210.1 to the surface element 100.1, which intersects 100.1 at a base point 230.10, is generated. In the case of flat surface elements, the result of the test does not depend on the choice of base point 230.10. If a surface element with four nodes is not flat, it is broken down into two triangular surface elements and the following procedure is performed for each of these two triangles.
- the normal preferably has a length of 1.
- a normal 210.2 is generated on the surface element 101.2, which also has a length of 1. This normal is moved to footnote 230.10. The position of these shifted normals is illustrated by the dashed line 210.3.
- the angle ⁇ between 210.1 and 210.2 which is equal to the angle 220.1 between 210.1 and 210.3, is determined according to the following relationship:
- 210.1 * 210.2 denotes the dot product of the two vectors 210.1 and 210.2 and
- a modification of the third test just described is illustrated in FIG.
- the center point 240.2 of the surface element 100.1 is determined.
- a normal 210.4 to the surface element 100.1, which intersects 100.1 at the center 240.2, is generated.
- the intersection 230.1 of the normal 210.4 with the other surface element 101.2 is determined.
- the fourth test is illustrated by FIG. 9.
- the center point 240.2 of 100.1 is determined or reused from a previous test.
- a normal 210.4 to 100.1 through the center point 240.2 is generated.
- FIG. 10 A modification of this fourth test is illustrated by FIG. 10. As just described, the distance between the intersection 230.1 and the center 240.1 of 101.2 is determined. In addition, the length of the longest edge of the two surface elements 100.1 and 101.2 is determined. For this purpose which determines the lengths of eight edges, namely the following edges: the edge from 200.1 to 200.2, the edge from 200.1 to 200.4, the edge from 200.3 to 200.2, the edge from 200.3 to 200.4, the edge from 201.1 to 201.2, the edge from 201.1 to 201.4, the edge from 201.3 to 201.2, the edge from 201.3 to 201.4.
- the edge from 200.1 to 200.4 and the edge from 200.3 to 200.2 are the longest edges of 100.1 and are the same length.
- the quotient of the distance between the intersection 230.1 and the center 240.1 (in the numerator) and the length of the edge from 200.1 to 200.4 (in the denominator) is calculated.
- the numerator can be 0, the denominator cannot.
- the fifth test is illustrated by FIG. 11.
- Two normals 210.1 on the surface element 100.1 and 210.2 on the surface element 101.2 are formed.
- the two base points of the normals can be selected as desired.
- Two normal vectors of the same length are generated on these two standards. These two normal vectors are not shown in FIG. 11.
- the sum vector 250.1 of these two normal vectors is generated. It begins at base 230.10 of normal 210.1.
- a straight line 210.8 is first generated, which runs through the node 200.4 of the one surface element 100.1 and has the direction of the sum vector 250.1.
- This line 210.8 intersects the surface F.6 at point 200.13.
- a straight line 210.9 is generated in the direction of 250.1, which goes through the node 200.1.
- F.6 intersects this straight line 210.9 in 200.12. The same is done for the other two nodes of 100.1. This creates a square with corners 200.12, 200.13, 200.14 and 200.15. It is checked whether this square has an overlap area with the surface element 101.2 or not. If there is an overlap area, it is clear that the fifth test gives a positive result. In the example of FIG. 11 there is an overlap area.
- the following tests are preferably carried out for a determined element pair: the modification of the first test (distance between the center points) if these produced a positive result, the third test if this produced a positive result, the modification of the fourth test,
- the fifth test if it also gave a positive result, it is decided that the two surface elements of the element pair can be connected to one another.
- FIG. 12 illustrates which areas of the areas shown in FIG. 1 can be connected to one another. These areas are automatically determined by the method described above. It is determined which surface elements of Fl with each a surface element of F.6 can be connected. The set of these surface elements of Fl provides the partial area of Fl that can be connected to F.6. The corresponding steps are carried out for F.6.
- FIG. 12 shows a partial area F.la of the area F1 and two partial areas F.6a and F .6b of the area F.6.
- F.la has the two corner points 201.15 and 201.16 and two other corner points, not shown.
- F.6a has the four corner points 201.11, 201.12, 201.13 and 201.14.
- the method according to the invention provides, inter alia, the result that the two partial areas F.la and F.6a can be connected to one another.
- the sub-area F.6b cannot be connected to a sub-area of F .1.
- FIG. 13 shows the two partial areas F.la and F.6a of the areas F.l and F.6 which can be connected to one another. Due to the computer-available design, the thicknesses of all sheets in the system are specified. For this reason, the two thicknesses d_l and d_3 of those two sheets are given which are approximated by the areas F.l and F.6. Two areas F.lk and F.6k are created. F.lk lies in the surface of the sheet which is approximated by the area F.l, and thus also in the boundary surface of the connecting adhesive layer. F.6k is congruent with F.6a, but belongs to the adhesive layer. F.lk and F.6k have the same dimensions and orientations as F.la and F.6a.
- F.lk is parallel to F.la, F.6k parallel to F.6a.
- the distance between F.la and F.lk is 0.5 * d_l (thus half the thickness of the sheet.
- FIG. 13 shows the two partial areas F.lk and F.6k, and also the intermediate space ZW between these two partial areas.
- the two surfaces of a pair of surfaces always belong to two different bodies of the system.
- 14 shows an example of two connectable surfaces F.10 and F.11 of the same body.
- an adhesive connection can be produced which fills the intermediate space.
- the spaces between the connectable sub-areas are preferably automatically networked.
- the thickness of the sheet is taken into account, and only spaces in layers between sheets are cross-linked.
- the meshing of a gap that connects two sheets of the system is carried out automatically.
- each sheet has a constant thickness over the entire extent, the two thicknesses can vary differentiate from each other.
- the thickness of the space ZW is 0.8 mm.
- the thickness and the spatial extent of the intermediate space are automatically obtained from this geometric information about the sheets. It is also possible to specify the thickness of the space and the spatial position of the two approximating surfaces instead.
- volume elements are preferably cuboids, but hexadecimal or other shapes of volume elements are also possible.
- All volume elements preferably have the shape of cuboids or at least hexahedra.
- the number of volume elements in the transverse direction is 2.
- two volume elements lying next to each other are to be generated.
- an edge length in the longitudinal direction of 5 mm in flat areas of the space and 4 mm in curved areas is specified.
- the edge length in the longitudinal direction is specified, but a lower and / or an upper limit for the ratio of the longest to the shortest edge of a volume element.
- a ratio of 10 in curved and 12.5 in flat areas of a space is specified.
- the gaps are preferably networked.
- the networking is not necessarily carried out. It is possible, for. B. also that instead the spaces in the construction are highlighted.
- a processor can decide whether exactly these gaps should actually become part of an adhesive connection or should be filled with sealing material, and can, if necessary, add further connectable sub-areas or mark sub-areas identified as connectable as non-connectable.
- the total volume of the gaps is automatically determined and derived from how a lot of material, e.g. B. adhesive or sealing material, must be filled in these spaces overall. If a sheet is approximated by a surface, the thickness of this sheet is taken into account so that only the volume of the space between this sheet is taken into account, but not the volume of the sheet itself.
- material e.g. B. adhesive or sealing material
- the solution delivers the value that the physical size assumes in this node.
- the values of the physical quantity are calculated in the closest points determined.
- the solution is evaluated to analyze the construction of the system.
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Abstract
The invention relates to a method for automatically recognizing connectable surfaces in a technical system. Said system comprises bodies that can be connected to each other in pairs by using a joining technique. A computer-accessible structure of the system, which encompasses at least one surface (F.1, F.6) that is part of a body for each body of the system, and a joining technique, e.g. a specific gluing method, are predefined, the joining technique creating a layer between two respective bodies of the system. According to the invention, the surfaces or partial areas (F.1a, F.6a) of surfaces (F.1, F.6) of the system, which can be joined by means of the predefined joining technique, are automatically recognized. In order to do so, the intermediate spaces (ZW) between two surfaces of the structure, which can be filled with a layer created by means of the joining technique, are automatically recognized, pairs of connectable finite elements being determined. A decision criterion that can be evaluated with the aid of a computer and compares the positions and/or alignments of the two finite elements to predefined upper and/or lower thresholds is used for determining said pairs of connectable finite elements.
Description
Verfahren zur Erkennung von verbindbaren Flächen Method for recognizing connectable areas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Erkennen von verbindbaren Flächen in einem technischen System. Das System umfaßt Körper, die durch Anwendung einer Fügetechnologie paarweise miteinander verbindbar sind. Vorgegeben ist eine rechnerverfügbare Konstruktion des Systems, die für jeden Körper des Systems mindestens eine zum Körper gehörende Fläche umfaßt .The invention relates to a method for the automatic detection of connectable surfaces in a technical system. The system comprises bodies which can be connected in pairs using a joining technology. A computer-available construction of the system is specified, which comprises at least one surface belonging to the body for each body of the system.
Eine wichtige Fügetechnologie ist das Herstellen von Klebeverbindungen. Diese werden z. B. im Automobilbau zunehmend angewendet, weil eine Schweißverbindung technisch nicht herstellbar ist, die zu verbindenden Flächen für Schweißer oder Schweißautomaten schwer zugänglich sind oder weil die Schweißverbindung den auftretenden Belastungen und Kräften nicht standhalten kann. Eine Schweißverbindung ist insbesondere dann oft nicht möglich oder unwirtschaftlich, wenn die beiden Körper aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt werden, z. B. aus Aluminium und Stahl oder Aluminium und Magnesium, oder wenn mindestens eine der Begrenzungsflächen der Körper aus Kunststoff besteht.An important joining technology is the creation of adhesive bonds. These are e.g. B. increasingly used in automotive engineering because a welded connection is not technically feasible, the surfaces to be connected are difficult to access for welders or welding machines or because the welded connection cannot withstand the loads and forces that occur. A welded joint, in particular, is often not possible or uneconomical if the two bodies are made of different materials, e.g. B. made of aluminum and steel or aluminum and magnesium, or if at least one of the boundary surfaces of the body consists of plastic.
Der Begriff „Fügeverbindung" umfaßt im folgenden auch Dichtungen zwischen zwei Körpern, die z. B. die Aufgabe haben, einen Mindestabstand zwischen zwei Körpern zu gewährleisten
und dabei bestimmte elastische Eigenschaften aufzuweisen oder eine Geräuschdämpfung oder Isolierung zu bewirken.In the following, the term “joint connection” also includes seals between two bodies, which, for example, have the task of ensuring a minimum distance between two bodies and to have certain elastic properties or to provide noise damping or insulation.
Vorzugsweise werden die verbindbaren Flächen und die Schichten zwischen den verbindbaren Flächen in Finite Elemente zerlegt. Anschließend werden Finite-Elemente-Simulationen durchgeführt . Durch Auswertung der Simulationsergebnisse wird das mechanische Verhalten des Systems vorhergesagt.The connectable surfaces and the layers between the connectable surfaces are preferably broken down into finite elements. Finite element simulations are then carried out. The mechanical behavior of the system is predicted by evaluating the simulation results.
Die Methode der Finiten Elemente ist aus „Dubbel - Taschenbuch für den Maschinenbau", 20. Auflage, Springer-Verlag, 2001, C 48 bis C 50, sowie aus T. R. Chandrupalta & A. D. Be- legundu: „Introduction to Finite Element in Engineering", Prentice-Hall, 1991, bekannt. Durch Simulation mit Hilfe Fi- niter Elemente werden Festigkeitsaufgaben aller Art, z. B. zur Spannungsverteilung oder Stabilität, numerisch gelöst. Beispielsweise wird ermittelt, wie sich ein System aus mehreren festen Körpern unter äußeren Belastungen verformt und verbiegt und wie sich die Körper relativ zueinander verschieben. Gegeben ist eine rechnerverfügbare Konstruktion eines zu untersuchenden Systems. In der Konstruktion wird eine bestimmte Menge von Punkten festgelegt, die Knotenpunkte („no- des") heißen. Als Finite Elemente werden die Flächen- oder Volumenelemente bezeichnet, die mit Hilfe der Knotenpunkte als deren Ecken gebildet werden. Gekrümmte Flächen oder Körper, die näherungsweise als Flächen behandelt werden, z. B. Bleche einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs, werden hierbei oft in Schalenelemente („shell elements") zerlegt. Die Knotenpunkte bilden ein Netz in der Konstruktion, weswegen der Vorgang, Knotenpunkte festzulegen und Finite Elemente zu erzeugen, Vernetzung („meshing") der Konstruktion genannt wird. Je nach Aufgabenstellung werden die Verschiebungen dieser Knotenpunkte und/oder Rotationen der Finiten Elemente in diesen Knotenpunkten oder die Spannungen in diesen Finiten Elementen als Unbekannte eingeführt. Gleichungen werden aufgestellt, welche die Verschiebungen, Rotationen oder Spannungen innerhalb eines Finiten Elements näherungsweise beschreiben. Weitere Gleichungen resultieren aus Abhängigkeiten zwischen
verschiedenen Finiten Elementen, z. B. daraus, daß das Prinzip der virtuellen Arbeit in den Knotenpunkten erfüllt sein muß und die berechneten Verschiebungen stetig sein müssen und die Randbedingung erfüllen müssen, daß in der Realität Klaffungen oder Durchdringungen nicht auftreten.The method of finite elements is from "Dubbel - Taschenbuch für den Maschinenbau", 20th edition, Springer-Verlag, 2001, C 48 to C 50, and from TR Chandrupalta & AD Documentation: "Introduction to Finite Element in Engineering" , Prentice-Hall, 1991. Through simulation with the help of finite elements, strength tasks of all kinds, e.g. B. for stress distribution or stability, numerically solved. For example, it is determined how a system consisting of several solid bodies deforms and bends under external loads and how the bodies move relative to one another. There is a computer-available design of a system to be examined. A certain number of points are called in the construction, which are called nodes. "Finite elements" are the surface or volume elements that are formed with the help of the nodes as their corners. Curved surfaces or bodies that are treated approximately as surfaces, for example sheets of a body of a motor vehicle, are often broken down into shell elements. The nodes form a network in the construction, which is why the process of defining nodes and generating finite elements is called "meshing" of the construction. Depending on the task, the displacements of these nodes and / or rotations of the finite elements in these nodes are called or the stresses in these finite elements are introduced as unknowns. Equations are set up that approximately describe the displacements, rotations or stresses within a finite element. Further equations result from dependencies between various finite elements, e.g. B. from the fact that the principle of virtual work in the nodes must be fulfilled and the calculated displacements must be constant and must meet the boundary condition that in reality there are no gaps or penetrations.
In vielen Fällen sind derartige Gleichungen linear in den Unbekannten. Die Methode der Finiten Elemente läßt sich aber e- benfalls im Falle nichtlinearer Gleichungen anwenden, z. B. für Gleichungen in Form von Polynomen. Insgesamt wird ein oft sehr umfangreiches GleichungsSystem mit den Knotenpunkt- Verschiebungen, Knotenpunkt-Rotationen, Element-Spannungen o- der andere Größen als Unbekannte aufgestellt und numerisch gelöst. Die Lösung beschreibt beispielsweise den Verformungszustand des Systems unter vorgegebenen Belastungen. Aus dieser mechanischen Lösung lassen sich z. B. Spannungsverteilungen, Schwingungsverhalten, Beulverhalten oder Vorhersage der Lebensdauer ableiten. Sind z. B. die Verschiebungen und Rotationen aller Knotenpunkte eines Finiten Elements bestimmt, so läßt sich die Spannung im Element herleiten.In many cases, such equations are linear in the unknown. The finite element method can also be used in the case of nonlinear equations, e.g. B. for equations in the form of polynomials. Overall, an often very extensive system of equations with the node displacements, node rotations, element stresses or other quantities as unknowns is set up and solved numerically. The solution describes, for example, the state of deformation of the system under specified loads. From this mechanical solution z. B. Derive stress distributions, vibration behavior, buckling behavior or prediction of the service life. Are z. B. determines the displacements and rotations of all nodes of a finite element, the stress in the element can be derived.
Verschiedene Körper eines Systems werden oft unabhängig voneinander vernetzt. Beispielsweise ist das System Teil der Karosserie eines zu konstruierenden Kraftfahrzeuges, und die Körper sind Teilsysteme, die von verschiedenen Lieferanten zeitlich parallel konstruiert werden, ohne daß die Vernetzungen aneinander angepaßt werden. Weil die Körper unabhängig voneinander vernetzt sind, liegen die Knotenpunkte auf aneinander angrenzenden Oberflächen der Körper oft nicht aufeinander, sondern sind z. B. gegeneinander verschoben oder gehören zu Finiten Elementen unterschiedlicher Größen und unterschiedlicher Orientierungen im Raum. Derartige Vernetzungen von aneinander angrenzenden Körpern werden als inkompatible Vernetzungen bezeichnet.Different bodies in a system are often networked independently of one another. For example, the system is part of the body of a motor vehicle to be constructed, and the bodies are subsystems that are constructed in parallel by different suppliers without the networks being adapted to one another. Because the bodies are networked independently of one another, the nodes on adjoining surfaces of the bodies often do not lie on one another, but are e.g. B. shifted against each other or belong to finite elements of different sizes and different orientations in space. Such cross-links of adjoining bodies are referred to as incompatible cross-links.
Eine realitätsnahe Finite-Elemente-Simulation muß die Wechselwirkungen und Abhängigkeiten zwischen den Körpern, die aufgrund der aneinander angrenzenden Oberflächen hervorgerufen werden, berücksichtigen. Gewünscht werden Finite-
Elemente-Simulationen, die diese Wechselwirkungen und Abhängigkeiten auch bei unabhängigen und daher in der Regel inkompatiblen Vernetzungen der Körper berücksichtigen. Denn wenn eine kompatible Vernetzung für die Aufstellung des Gleichungssystems und Durchführung der Simulationen notwendig sein würde, können die Körper nicht unabhängig voneinander vernetzt werden.A realistic finite element simulation must take into account the interactions and interdependencies between the bodies, which are caused by the adjacent surfaces. Finite Element simulations that take these interactions and dependencies into account even with independent and therefore usually incompatible networking of the bodies. Because if a compatible network would be necessary to set up the system of equations and carry out the simulations, the bodies cannot be networked independently of one another.
Ein Verfahren zur Finite-Elemente-Simulation einer Klebeverbindung ist aus G. Tokar: „Punktschweißkleber - Eigenschaften und Berechnungsmethode für lineare Karosseriesteifigkeiten", VDI-Berichte Nr. 1559, S. 549 - 575, 2000, bekannt. Finite- Elemente-Simulationen werden für ein System durchgeführt, das zwei Bleche umfaßt, die durch eine Klebenaht verbunden sind. Aufgrund äußerer Belastungen treten Verschiebungen zwischen und innerhalb der Bleche auf, die durch die Simulationen vorhergesagt werden. Für die Simulationen werden Finite Elemente in den Blechen und in der verbindenden Klebeschicht erzeugt .A method for finite element simulation of an adhesive connection is known from G. Tokar: "Spot welding adhesive - properties and calculation method for linear body stiffness", VDI reports No. 1559, pp. 549-575, 2000. Finite element simulations are known carried out for a system that comprises two sheets that are connected by an adhesive seam. Due to external loads, shifts occur between and within the sheets that are predicted by the simulations. For the simulations, finite elements in the sheets and in the connecting adhesive layer generated .
Das in G. Tokar, a.a.O., offenbarte Verfahren erfordert viel manuelle Arbeit für den Fall, daß das zu untersuchende System viele Körper mit verbindbaren Flächen oder Flächen mit komplizierter Geometrie umfaßt. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Körper ein zu konstruierendes Kraftfahrzeug ist. Ein Bearbeiter muß manuell in einer Konstruktion des Systems die Klebenähte markieren.The method disclosed in G. Tokar, op. Cit. Requires a lot of manual work in the event that the system to be examined comprises many bodies with connectable surfaces or surfaces with complicated geometry. This is the case, for example, when the body is a motor vehicle to be constructed. An operator must manually mark the glued seams in a construction of the system.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, das bei einer vorgegebenen Fügetechnologie, durch deren Anwendung eine Schicht zwischen jeweils zwei Körpern des Systems erzeugbar ist, die Vernetzung für Finite- Elemente-Simulationen eines Systems mit mehreren Körpern erleichtert und beschleunigt .The invention has for its object to provide a method that facilitates and accelerates the networking for finite element simulations of a system with a plurality of bodies with a given joining technology, by the use of which a layer can be generated between two bodies of the system.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by a method according to claim 1. Advantageous refinements are specified in the subclaims.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 umfaßt die rechnerverfügbare Konstruktion des Systems mehrere Flä-
chen. Jede dieser Flächen gehört zu einem Körper des Systems. Beispielsweise sind die Flächen Oberflächen der Körper oder Flächen, welche die jeweiligen Körper approximieren. Im Falle von dünnen Blechen als Körper sind die approximierenden Flächen bevorzugt deren Mittelflächen. Die Konstruktion umfaßt nicht notwendigerweise volumenhafte Modelle der Körper.According to the inventive method according to claim 1, the computer-available construction of the system comprises several areas chen. Each of these surfaces belongs to a body of the system. For example, the surfaces are surfaces of the bodies or surfaces that approximate the respective bodies. In the case of thin sheet metal as a body, the approximating surfaces are preferably their central surfaces. The construction does not necessarily include voluminous models of the bodies.
Vorgegeben ist eine Fügetechnologie, beispielsweise ein bestimmtes Klebeverfahren. Die Fügetechnologie erzeugt eine Schicht zwischen jeweils zwei Körpern, beispielsweise eine Klebenaht oder eine Dichtung. Finite Elemente für die Flächen werden erzeugt. Erfindungsgemäß werden automatisch diejenigen Flächen oder Teilbereiche von Flächen des Systems erkannt, die sich durch die vorgegebene Fügetechnologie verbinden lassen. Hierfür werden diejenigen Zwischenräume zwischen jeweils zwei Flächen der Konstruktion automatisch erkannt, die sich mit einer von der Fügetechnologie erzeugten Schicht füllen lassen. Beispielsweise werden diejenigen Zwischenräume zwischen je zwei Flächen erkannt, die sich bei Anwendung des Klebeverfahrens durch eine Klebenaht füllen lassen.A joining technology is specified, for example a certain adhesive process. The joining technology creates a layer between two bodies, for example an adhesive seam or a seal. Finite elements for the surfaces are created. According to the invention, those areas or partial areas of areas of the system that can be connected by the specified joining technology are automatically recognized. For this purpose, the spaces between two surfaces of the construction that can be filled with a layer created by the joining technology are automatically recognized. For example, those spaces between two surfaces are recognized that can be filled with a glued seam when using the gluing process.
Bei der Erkennung der Zwischenräume werden alle Flächen-Paare ermittelt, das aus zwei verschiedenen Flächen der Konstruktion besteht. Anschließend werden verbindbare Paare von Finiten Elementen in diesen Flächen-Paaren automatisch ermittelt. Für jedes Flächen-Paar, das aus zwei Flächen verschiedener Körper besteht, werden die im folgenden beschriebenen Verfahrensschritte durchgeführt. Die Flächen eines solchen Flächen- Paars sind Kandidaten dafür, mit einer vorgegebenen Fügetechnologie vollständig oder in Teilbereichen verbunden zu werden. Alle Element-Paare eines Flächen-Paars mit folgenden Eigenschaften werden ausgewählt:When recognizing the spaces, all surface pairs are determined, which consists of two different surfaces of the construction. Connectable pairs of finite elements in these surface pairs are then automatically determined. The method steps described below are carried out for each surface pair which consists of two surfaces of different bodies. The surfaces of such a pair of surfaces are candidates for being completely or partially connected with a given joining technology. All element pairs of a surface pair with the following properties are selected:
- Das Element-Paar besteht aus jeweils einem Finiten Element der einen und einem Finiten Element der anderen Fläche des Flächen-Paars .
- Die beiden Finiten Elemente des Element-Paars haben einen Abstand voneinander, der kleiner oder gleich einer vorgegebenen oberen Schranke ist .- The element pair consists of a finite element of one surface and a finite element of the other surface of the surface pair. - The two finite elements of the element pair are at a distance from each other that is less than or equal to a predetermined upper bound.
Ein Element-Paar, das aus zwei Finite Elementen derselben Fläche besteht, wird nicht ausgewählt. Ein Element-Paar, das aus zwei Finite Elementen besteht, deren Abstand voneinander größer als die vorgegebene Schranke ist, wird ebenfalls nicht ausgewählt. Falls beispielsweise das System drei Körper und die Konstruktion vier Flächen umfaßt und falls jede dieser Flächen in 100 Finite Elemente zerlegt ist, so gibt es 4 * 3 / 2 = 6 Flächen-Paare und pro Flächen-Paar 100*100 Elemente- Paare. Falls jedes Finite Element der einen Fläche zu vier Finiten Elementen der anderen Fläche einen Abstand kleiner o- der gleich der oberen Schranke hat, so werden pro Flächen- Paar 100*4 Elemente-Paare ausgewählt.An element pair consisting of two finite elements of the same area is not selected. An element pair consisting of two finite elements, the distance between which is greater than the specified limit, is also not selected. If, for example, the system comprises three bodies and the construction comprises four surfaces and if each of these surfaces is broken down into 100 finite elements, there are 4 * 3/2 = 6 surface pairs and 100 * 100 element pairs per surface pair. If each finite element of one surface has a distance less or equal to the upper bound than four finite elements of the other surface, 100 * 4 element pairs are selected for each surface pair.
Diese Auswahl wird so durchgeführt, daß alle Paare von verbindbaren Finiten Elementen sich unter den ausgewählten Paaren befinden, also alle nicht ausgewählten Paare nicht verbindbar sind. Für die Auswahl wird eine rechnerverfügbare und schnell durchführbare Auswahlvorschrift angewendet. Die ausgewählten Paare Finiter Elemente werden eingehender untersucht. Dadurch wird für jedes ausgewählte Element-Paar entschieden, ob die beiden Finiten Elemente des Elemente-Paars durch die Fügetechnologie verbindbar sind oder nicht . Zum automatischen Fällen der Entscheidung wird ein rechnerauswertbares Entscheidungs-Kriterium angewendet, das die Positionen und/oder Orientierungen der beiden Finiten Elemente mit vorgegebenen oberen und/oder unteren Schranken vergleicht. Diese Schranken werden vorzugsweise in Abhängigkeit von technischen Eigenschaften der Fügetechnologie vorgegeben. Beispielsweise darf eine Klebenaht bei dem Klebeverfahren höchstens 1 mm dick sein und muß mindestens 0,2 mm dick sein.This selection is carried out in such a way that all pairs of connectable finite elements are among the selected pairs, that is to say all the non-selected pairs cannot be connected. A computer-available and quickly executable selection rule is used for the selection. The selected pairs of finite elements are examined in more detail. It is decided for each selected element pair whether the two finite elements of the element pair can be connected by the joining technology or not. A computer-evaluable decision criterion is used to automatically make the decision, which compares the positions and / or orientations of the two finite elements with predetermined upper and / or lower bounds. These barriers are preferably specified depending on the technical properties of the joining technology. For example, a glue seam in the gluing process must be at most 1 mm thick and must be at least 0.2 mm thick.
Die ausgewählten und als verbindbar erkannten Elemente-Paare begrenzen Zwischenräume zwischen Flächen oder Teilbereiche von Flächen der Konstruktion. Weitere Finite Elemente für diese Zwischenräume werden erzeugt. Mit Hilfe der Knotenpunk-
te dieser weiteren Finiten Elemente lassen sich Gleichungen für das mechanische Verhalten der Schichten in den Zwischenräumen sowie für mechanische Abhängigkeiten zwischen den Schichten und den angrenzenden Flächen aufstellen.The selected element pairs identified as connectable delimit gaps between surfaces or partial areas of surfaces of the construction. Further finite elements for these spaces are created. With the help of the node Equations for the mechanical behavior of the layers in the interspaces as well as for mechanical dependencies between the layers and the adjacent surfaces can be created for these additional finite elements.
Die Erfindung berücksichtigt ohne zusätzliche Verfahrens- schritte die Möglichkeit, daß nur Teile zweier Flächen miteinander durch die Fügetechnologie verbindbar sind, andere Teile hingegen nicht. Beispielsweise ist ein Körper ein ebenes Blech und ein anderer Körper ein V-förmig gefaltetes Blech. Ein Bereich des ebenen Blechs läßt sich mit dem einem Schenkel des gefalteten Blechs verbinden, aber nicht mit dem anderen. Beide Bleche werden durch ihre Mittelebenen approximiert. Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens werden verbindbare Finite Elemente von Flächen ermittelt. Dabei werden ausschließlich Finite Elemente in dem einen verbindbaren Schenkel des V-förmigen Blechs ermittelt.Without additional process steps, the invention takes into account the possibility that only parts of two surfaces can be connected to one another by the joining technology, while other parts are not. For example, one body is a flat sheet and another body is a V-shaped sheet. An area of the flat sheet can be connected to one leg of the folded sheet, but not to the other. Both sheets are approximated by their central planes. Connectable finite elements of surfaces are determined according to the method according to the invention. Only finite elements are determined in the one connectable leg of the V-shaped sheet.
Weil auf Finite Elemente von Flächen die Prüfungen auf Ver- bindbarkeit angewendet werden, sind weniger Vergleichsoperationen durchzuführen, als wenn die Prüfungen auf Finite Elemente in Körpern angewendet werden würden. Finite Elemente in Flächen sind nämlich in der Regel durch weniger Parameter beschrieben. Der Vorteil, mit weniger Vergleichsoperationen auszukommen, fällt vor allem dann ins Gewicht, wenn für die Flächen Tausende oder gar Hunderttausende von Finiten Elementen erzeugt werden, was beispielsweise bei Konstruktionen mit vielen Flächen oder bei einer feinen Zerlegung der Flächen in viele kleine Finite Elemente der Fall sein kann.Because the connectivity tests are applied to finite elements of surfaces, fewer comparative operations are to be carried out than if the tests were carried out on finite elements in bodies. Finite elements in surfaces are usually described by fewer parameters. The advantage of using fewer comparison operations is particularly significant if thousands or even hundreds of thousands of finite elements are generated for the surfaces, which is the case, for example, with constructions with many surfaces or with a fine division of the surfaces into many small finite elements can be.
Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine rechnerverfügbare Konstruktion des Systems mit Flächen für die Körper vorgeben. Nicht erforderlich ist, daß die Konstruktion volumenhafte Modelle der Körper umfaßt. Daher läßt das Verfahren sich bereits früh im Produktentstehungsprozeß anwenden, nämlich zu einem Zeitpunkt, an dem nur die Begrenzungsflächen oder approximierenden Flächen der Körper festgelegt sind, aber noch keine Details der Körper. Die Verwendung von Flächen und von Finiten Elementen in Form von Flächenele-
menten spart außerdem erheblich Rechenzeit sowie Rechen- und Speicherkapazität in Vergleich zur Verwendung von volumenhaften Modellen und Volumenelementen als Finite Elemente ein.For the implementation of the method according to the invention, a computer-available construction of the system with surfaces for the body is specified. It is not necessary that the construction include voluminous models of the bodies. The method can therefore be used early in the product creation process, namely at a point in time at which only the boundary surfaces or approximating surfaces of the bodies are fixed, but no details of the bodies yet. The use of surfaces and finite elements in the form of surface elements elements also saves considerable computing time as well as computing and storage capacity compared to the use of voluminous models and volume elements as finite elements.
Weil die Paare verbindbarer Finiter Elemente und damit verbindbarer Flächen automatisch ermittelt werden, können diejenigen Fehler nicht auftreten, die ein Bearbeiter, beispielsweise ein Berechnungs-Ingenieur, bei der manuellen Festlegung verbindbarer Flächen begehen kann. Gerade bei einem umfangreichen System, z. B. einem Kraftfahrzeug, kommen viele Paare von Flächen dafür in Betracht, durch die vorgegebene Fügetechnologie verbunden zu werden. Die manuelle Vorgabe der tatsächlich verbindbaren Paare ist eine zeitaufwendige und fehlerträchtige Routinearbeit und manchmal überhaupt nicht in vertretbarer Zeit auszuführen.Because the pairs of connectable finite elements and thus connectable surfaces are determined automatically, the errors that a processor, for example a calculation engineer, can make when manually defining connectable surfaces cannot occur. Especially with an extensive system, e.g. B. a motor vehicle, many pairs of surfaces are considered to be connected by the predetermined joining technology. The manual specification of the actually connectable pairs is a time-consuming and error-prone routine work and sometimes not at all within a reasonable time.
Das Entscheidungskriterium, das gemäß Anspruch 1 zur Ermittlung verbindbarer Elemente-Paare angewendet wird, ist ein rechnerverfügbares, automatisch auswertbares Kriterium. Es liefert die verbindbaren Flächen oder Bereiche von Flächen wesentlich schneller als Bearbeiter durch manuelle Vorgabe. Daher ist die Ermittlung verbindbarer Flächen objektiv, nachvollziehbar und beliebig oft wiederholbar. Nicht erforderlich ist es, Expertenwissen von erfahrenen Konstrukteuren oder Berechnungs-Ingenieuren bei jeder Anwendung erneut zu erfragen. Subjektive Faktoren sowie Fehler und Irrtümer, die bei der manuellen Vorgabe häufig auftreten, werden ausgeschlossen. Weiterhin ist es nicht erforderlich, eine Vorgabe vorzugeben, welche Flächen als benachbart oder überlappend gelten sollen.The decision criterion that is used in accordance with claim 1 to determine connectable element pairs is a computer-available, automatically evaluable criterion. It provides the connectable surfaces or areas of surfaces much faster than the processor by manual specification. The determination of connectable areas is therefore objective, comprehensible and can be repeated as often as required. It is not necessary to ask the expert knowledge of experienced designers or calculation engineers again for each application. Subjective factors as well as errors and mistakes that often occur in manual specification are excluded. Furthermore, it is not necessary to specify which areas are to be considered adjacent or overlapping.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch dann anwendbar, wenn das System viele Körper mit verbindbaren Flächen oder Flächen mit komplizierten Geometrien umfaßt. Für ein derartiges System ist es oft unmöglich, in vertretbarer Zeit von Hand Zwischenräume zwischen verbindbaren Flächen zu ermitteln.The method according to the invention can also be used if the system comprises many bodies with connectable surfaces or surfaces with complicated geometries. It is often impossible for such a system to manually determine gaps between connectable surfaces in a reasonable amount of time.
Der Vorteil der automatischen Erkennung fällt dann noch stärker ins Gewicht, wenn die Vorhersage des mechanischen Verhaltens mehrmals durchgeführt werden muß. Dies ist z. B. dann
erforderlich, wenn verschiedene Konstruktionen eines technischen Systems verglichen werden sollen oder wenn verschiedene Konstruktionsstände durchlaufen werden und dabei die Positionen und/oder Orientierungen von Flächen verändert werden. Für jede Finite-Elemente-Simulation einer Konstruktion oder eines Konstruktionsstandes ist erneut die Erzeugung Finiter Elemente erforderlich.The advantage of automatic detection is even more significant if the prediction of the mechanical behavior has to be carried out several times. This is e.g. B. then Required if different constructions of a technical system are to be compared or if different construction stages are run through and the positions and / or orientations of surfaces are changed. For each finite element simulation of a construction or a construction status, the generation of finite elements is required again.
Möglich ist, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren solche Paare verbindbarer Flächen automatisch ermittelt werden, die von Bearbeitern nicht als Anwendungsfälle der vorgegebenen Fügetechnologie entdeckt wurden. Dies ist dann der Fall, wenn Finite Elemente in den Flächen das Entscheidungs-Kriterium erfüllen und als verbindbar ermittelt werden. Falls beispielsweise die Fügetechnologie, die für das erfindungsgemäße Verfahren vorgegeben ist, preisgünstiger ist als andere Fügetechnologien, so zeigt das erfindungsgemäße Verfahren Einsparungsmöglichkeiten auf. Beispielsweise wird als Fügetechnologie das Kleben vorgegeben, und ermöglicht wird, einzelne Körper in Kunststoff anstelle in Stahl auszuführen. Erst durch das Kleben lassen sich Körper aus Kunststoff miteinander verbinden.It is possible that pairs of connectable surfaces are automatically determined by the method according to the invention that were not discovered by the processors as applications of the specified joining technology. This is the case when finite elements in the areas meet the decision criterion and are determined to be connectable. If, for example, the joining technology that is specified for the method according to the invention is less expensive than other joining technologies, the method according to the invention shows potential for savings. For example, bonding is specified as the joining technology, and individual bodies can be made from plastic instead of steel. Bodies made of plastic can only be connected by gluing.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch dann anwenden, wenn Flächen der Konstruktion unabhängig voneinander vernetzt worden sind und daher inkompatible Vernetzungen aufweisen. Weil die Vernetzungen unabhängig durchgeführt wurden und inkompatibel sein können, lassen sich die Körper des Systems parallel konstruieren, z. B. von unterschiedlichen Bearbeitern, die sich nicht über die Vernetzung abstimmen müssen. Weil paralleles Konstruieren und paralleles Vernetzen ermöglicht wird und keine Abstimmung über die Vernetzungen erforderlich ist, wird Zeit eingespart und ein simultaner Produktentwurf ermöglicht. Möglich ist, die Flächen unabhängig voneinander zu vernetzen und zunächst Finite-Elemente- Simulationen für jeden Körper unabhängig von anderen Körpern durchzuführen. Die einmal erzeugten Vernetzungen der einzel-
nen Flächen lassen sich für verschiedene Finite-Elemente- Simulation des gesamten Systems wiederverwenden.The method according to the invention can also be used when surfaces of the structure have been crosslinked independently of one another and therefore have incompatible crosslinks. Because the networks were carried out independently and can be incompatible, the system bodies can be constructed in parallel, e.g. B. from different agents who do not have to coordinate the networking. Because parallel design and parallel networking are made possible and no coordination about the networking is required, time is saved and a simultaneous product design is made possible. It is possible to network the surfaces independently of one another and to first carry out finite element simulations for each body independently of other bodies. The networks of the individual Areas can be reused for various finite element simulations of the entire system.
Das mechanische Verhalten einer Schicht läßt sich nur dann realitätsnah vorherzusagen, wenn die Schicht als räumliches, also dreidimensionales Objekt, und nicht als Fläche in der Simulation auftritt. Daher werden weitere Finite Elemente für die Schicht erzeugt . Gemäß Anspruch 12 werden die Zwischenräume zwischen den erfindungsgemäß ermittelten Paaren von Finiten Elemente automatisch vernetzt. Dadurch werden Finite E- lemente mit Knotenpunkten für diese Zwischenräume erzeugt. Diese Vernetzung hängt nicht notwendigerweise ab von der Vernetzung der approximierenden Flächen. Daher läßt die Vernetzung der Schichten sich gut an die jeweilige Aufgabenstellung, die mit Hilfe der Lösung des erfindungsgemäß erzeugten Gleichungssystems behandelt werden soll, anpassen. Beispielsweise wird je nach Aufgabenstellung die verbindende Schicht in viele kleine oder wenige große weitere Finite Elemente zerlegt. Die Dicke der verbindenden Schicht wird berücksichtigt - auch dann, wenn die Schicht an verschiedenen Stellen unterschiedliche Dicken aufweist. Die Schicht wird im Gleichungssystem kontinuums-mechanisch behandelt. Beispielsweise ist ein Körper ein ebenes Blech und ein anderer Körper ein V- fδrmig gefaltetes Blech. Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens werden ausschließlich Finite Elemente in dem einen verbindbaren Schenkel des V-förmigen Blechs und Finite Elemente im benachbarten Teil des anderen Blechs als verbindbare Finite Elemente ermittelt. Weitere Finite Elemente werden nur in dem Zwischenraum zwischen dem verbindbaren Schenkel und den gegenüberliegenden Bereich des ebenen Blechs erzeugt.The mechanical behavior of a layer can only be predicted realistically if the layer appears as a spatial, ie three-dimensional object, and not as a surface in the simulation. Therefore, further finite elements are created for the layer. According to claim 12, the spaces between the pairs of finite elements determined according to the invention are automatically networked. This creates finite elements with nodes for these gaps. This networking does not necessarily depend on the networking of the approximating surfaces. Therefore, the networking of the layers can be adapted well to the particular task that is to be dealt with using the solution of the system of equations generated according to the invention. For example, depending on the task, the connecting layer is broken down into many small or a few large further finite elements. The thickness of the connecting layer is taken into account - even if the layer has different thicknesses at different points. The layer is treated mechanically in the system of equations. For example, one body is a flat sheet and another body is a V-shaped sheet. According to the method according to the invention, only finite elements in one connectable leg of the V-shaped sheet and finite elements in the adjacent part of the other sheet are determined as connectable finite elements. Further finite elements are only generated in the space between the connectable leg and the opposite area of the flat sheet.
Weiterhin lassen sich mechanische Kenngrößen der Schicht in Gleichungen des Gleichungssystems berücksichtigen, Ist die Schicht z. B. eine Klebenaht, können mechanische Kenngrößen des verwendeten Klebstoffs berücksichtigt werden. Das mechanische Verhalten der verbindenden Schicht bei Verschiebungen der jeweiligen Flächen parallel zur Schicht läßt sich vorhersagen.
Anspruch 2 legt Ausgestaltungen fest, wie die Auswahl von E- lemente-Paaren aufgrund ihres Abstandes schnell durchgeführt wird. Die schnell ausführbare Auswahl wird gemäß Anspruch 2 mit Hilfe der Knotenpunkte der beiden Flächen eines Flächen- Paars getroffen. Zunächst werden alle Knoten-Paare ermittelt, die aus je einem Knotenpunkt der einen Fläche und einem Knotenpunkt der anderen Fläche bestehen. Falls die eine Fläche N_l Knotenpunkte und die andere Fläche N_2 Knotenpunkte umfaßt, werden hierbei N_l * N_2 Knoten-Paare ermittelt. Für jedes Knoten-Paar wird der Abstand zwischen den beiden Knotenpunkten des Knoten-Paars ermittelt. Unter den N_l * N_2 Paaren von Knotenpunkt wird eine Auswahl getroffen. Diejenigen Knoten-Paare werden ausgewählt, deren beiden Knotenpunkte einen Abstand haben, der kleiner oder gleich einer vorgegebenen oberen Schranke ist .Furthermore, mechanical parameters of the layer can be taken into account in equations of the system of equations. B. an adhesive seam, mechanical parameters of the adhesive used can be taken into account. The mechanical behavior of the connecting layer when the respective surfaces are shifted parallel to the layer can be predicted. Claim 2 specifies refinements of how the selection of element pairs is carried out quickly on account of their spacing. The quickly executable selection is made according to claim 2 with the help of the nodes of the two surfaces of a surface pair. First, all pairs of nodes are determined, each consisting of a node on one surface and a node on the other surface. If one surface comprises N_l nodes and the other surface N_2 nodes, N_l * N_2 node pairs are determined. The distance between the two nodes of the pair of nodes is determined for each pair of nodes. A selection is made from the N_l * N_2 pairs of nodes. Those node pairs are selected whose two nodes have a distance that is less than or equal to a predetermined upper bound.
Möglich ist es, alle Elemente-Paare zu ermitteln, die aus jeweils einem Finiten Element der einen und einem Finiten Element der anderen Fläche des Flächen-Paars bestehen. Hierbei werden oft sehr viele Elemente-Paare ermittelt. Anspruch 2 sieht statt dessen eine Vorauswahl vor: Jedes Elemente-Paar wird ermittelt und damit ausgewählt, dessen eines Finite Element den einen Knotenpunkt eines ausgewählten Knoten-Paars als einen Knotenpunkt und dessen anderes Finite Element den anderen Knotenpunkt des Paars als einen Knotenpunkt besitzt. Nur für diese dergestalt ermittelten und damit ausgewählten Elemente-Paare werden weitere Berechnungen durchgeführt. Diejenigen Elemente-Paare, die nicht gemäß der gerade beschriebenen Vorgehensweise ausgewählt wurden, werden als nicht verbindbar eingestuft . Diese weiteren Berechnungen erfordern in der Regel zeitaufwendigere Berechnungen. Weil Abstände von Knotenpunkten schnell zu berechnen sind, läßt sich die Vorauswahl aufgrund von Abständen von Knotenpunkten hingegen schnell durchführen. Beispielsweise wird der Abstand nur zwischen ausgewählten Elemente-Paaren bestimmt, und unter den ermittelten Elemente-Paaren werden die Elemente-Paare mit einem nicht zu großen Abstand' ausgewählt .
Anspruch 3 und Anspruch 4 bilden die Ausgestaltung nach Anspruch 2 weiter. Unter den ermittelten Elemente-Paaren wird eine zusätzliche Vorauswahl aufgrund der Abstände von Knotenpunkten durchgeführt .It is possible to determine all element pairs which each consist of a finite element of one surface and a finite element of the other surface of the surface pair. Many pairs of elements are often determined here. Instead, claim 2 provides for a preselection: Each element pair is determined and thus selected, one of which has a finite element as one node of a selected node pair and its other finite element as the other node of the pair as a node. Further calculations are carried out only for these element pairs determined and thus selected. Those element pairs that were not selected according to the procedure just described are classified as non-connectable. These additional calculations usually require more time-consuming calculations. On the other hand, because distances from nodes can be calculated quickly, the preselection based on distances from nodes can be carried out quickly. For example, the distance is only determined between selected element pairs, and among the determined element pairs, the element pairs with a distance that is not too great are selected. Claim 3 and claim 4 further develop the embodiment according to claim 2. An additional preselection is carried out from the determined element pairs on the basis of the distances between nodes.
Gemäß Anspruch 3 wird für jedes ermittelte Elemente-Paar geprüft, ob jeder Knotenpunkt des einen Finiten Elements des E- lemente-Paars von mindestens einem Knotenpunkt des anderen Finiten Elements einen Abstand hat, der kleiner oder gleich einer vorgegebene oberen Schranke ist. Falls ein Knotenpunkt des einen Finiten Elements von allen Knotenpunkten des anderen Finiten Elements einen zu großen Abstand hat, wird die Prüfung abgebrochen und das Elemente-Paar nicht vorausgewählt und damit nicht ausgewählt und weiteren Prüfungen unterzogen. Diejenigen zuvor ermittelten Elemente-Paare werden vorausgewählt, für welche die Prüfung ein positives Ergebnis liefert.According to claim 3, it is checked for each determined element pair whether each node of the one finite element of the element pair has a distance from at least one node of the other finite element that is less than or equal to a predetermined upper limit. If a node of one finite element is too far apart from all nodes of the other finite element, the test is terminated and the element pair is not preselected and therefore not selected and subjected to further tests. The previously determined element pairs are preselected for which the test delivers a positive result.
Gemäß Anspruch 4 wird hingegen für jedes ermittelte Elemente- Paar geprüft, ob jeder Knotenpunkt des einen Finiten Elements des Elemente-Paars von allen Knotenpunkten des anderen Finiten Elements einen Abstand hat, der kleiner oder gleich einer vorgegebene oberen Schranke ist. Falls ein Knotenpunkt des einen Finiten Elements von einem Knotenpunkt des anderen Finiten Elements einen zu großen Abstand hat, wird die Prüfung abgebrochen und das Elemente-Paar nicht vorausgewählt und damit nicht ausgewählt und weiteren Prüfungen unterzogen. Diejenigen zuvor ermittelten Elemente-Paare werden vorausgewählt, für welche die Prüfung ein positives Ergebnis liefert.According to claim 4, on the other hand, it is checked for each element pair determined whether each node of the one finite element of the element pair is at a distance from all nodes of the other finite element which is less than or equal to a predetermined upper limit. If a node of one finite element is too far apart from a node of the other finite element, the test is terminated and the pair of elements is not preselected and therefore not selected and subjected to further tests. The previously determined element pairs are preselected for which the test delivers a positive result.
Anspruch 5 sieht vor, daß der Abstand zwischen zwei Finiten Elementen eines Elemente-Paars nicht nur mit der oberen, sondern auch mit einer vorgegebenen unteren Schranke verglichen wird. Wenn der Abstand kleiner als die untere Schranke ist, wird das Elemente-Paar nicht ausgewählt. Damit wird bereits aufgrund des Abstandes eine Auswahl unter den Elemente-Paaren durchgeführt. Dann, wenn der Abstand größer einer oberen oder kleiner einer unteren Schranke ist, wird entschieden, daß die Finiten Elemente nicht verbindbar sind.
Anspruch 6 legt Ausgestaltungen fest, wie die Auswahl von E- lemente-Paaren aufgrund ihres Abstandes schnell durchgeführt wird. Hierbei werden durch verschiedene Abläufe Näherungen für den Abstand ermittelt und mit oberen und/oder unteren Schranken verglichen. Vorzugsweise wird bei der Abstands- Bestimmung mindestens einer dieser Abläufe ausgeführt . Möglich ist auch, mehrere Abläufe durchzuführen und den jeweils bestimmten Abstand mit jeweils einer oberen und/oder unteren Schranke zu vergleichen. Falls alle Abläufe und Vergleiche zu einem positiven Ergebnis führen, werden weitere Prüfungen durchgeführt, um zu entscheiden, daß die beiden Finiten Elemente verbindbar sind. Falls ein Vergleich am Ende eines Ablaufs zu einem negativen Ergebnis führt, wird entscheiden, daß die beiden Finiten Elemente nicht verbindbar sind.Claim 5 provides that the distance between two finite elements of a pair of elements is not only compared with the upper, but also with a predetermined lower bound. If the distance is smaller than the lower bound, the element pair is not selected. This means that a selection among the element pairs is made based on the distance. If the distance is larger than an upper or smaller a lower bound, it is decided that the finite elements cannot be connected. Claim 6 specifies refinements of how the selection of element pairs is carried out quickly on account of their spacing. Approximations for the distance are determined by various processes and compared with upper and / or lower bounds. At least one of these processes is preferably carried out in the distance determination. It is also possible to carry out several processes and to compare the respectively determined distance with an upper and / or lower barrier. If all processes and comparisons lead to a positive result, further tests are carried out to decide that the two finite elements can be connected. If a comparison at the end of a process leads to a negative result, it will decide that the two finite elements cannot be connected.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 7 legt eine Reihe von weiteren Prüfungen, die in das rechnerauswertbare Entscheidungs- Kriterium einfließen. Beim Fällen der Entscheidung darüber, ob die Finiten Elemente eines ausgewählten Elemente-Paars verbindbar sind oder nicht, wird mindestens einer dieser Prüfungen durchgeführt. Vorzugsweise wendet das Entscheidungs- Kriterium eine logische Kombination der Ergebnisse dieser Prüfungen an. Beispielsweise werden Finite Elemente eines Paars dann als verbindbar eingestuft, wenn alle Prüfungen o- der wenn mindestens eine einzige Prüfung erfüllt werden. Vorzugsweise werden die Einzel-Prüfungen in einer vorgegebenen Reihenfolge durchgeführt, so daß die Einzel-Prüfungen mit dem geringsten Rechenaufwand zuerst durchgeführt werden. Für ein Elemente-Paar wird die Durchführung der Einzel-Prüfungen abgebrochen, wenn aufgrund der bereits durchgeführten Einzel- Prüfungen bereits feststeht, ob die Finiten Elemente des Paars verbindbar sind oder nicht .The embodiment according to claim 7 lays down a series of further tests which are incorporated into the decision criterion which can be evaluated by the computer. If a decision is made as to whether the finite elements of a selected element pair can be connected or not, at least one of these tests is carried out. The decision criterion preferably uses a logical combination of the results of these tests. For example, finite elements of a pair are classified as connectable if all tests or if at least one test is met. The individual tests are preferably carried out in a predetermined sequence, so that the individual tests are carried out first with the least computing effort. For a pair of elements, the execution of the individual tests is terminated if, based on the individual tests already carried out, it is already clear whether the finite elements of the pair can be connected or not.
Gemäß Anspruch 7 wird mindestens eine der folgenden Einzel- Prüfungen durchgeführt:According to claim 7, at least one of the following individual tests is carried out:
- Gehören die Finiten Elemente zu Flächen verschiedener Körper? Möglich ist nämlich, daß die beiden Finiten Elemente
eines Elemente-Paars zu zwei verschiedenen Flächen desselben Körpers gehören und verbindbar sind.- Do the finite elements belong to surfaces of different bodies? It is possible that the two finite elements of a pair of elements belong to two different surfaces of the same body and are connectable.
Der Winkel zwischen den beiden Finiten Elementen des Elemente-Paars wird ermittelt, z. B. als Winkel zwischen zwei Normalen auf den Finiten Elementen. Geprüft wird, ob der Winkel kleiner oder gleich einer oberen Schranke ist - dann liefert die Prüfung ein positives Ergebnis - oder nicht .The angle between the two finite elements of the element pair is determined, e.g. B. as an angle between two normals on the finite elements. It is checked whether the angle is less than or equal to an upper bound - then the test gives a positive result - or not.
Das eine Finite Element des Elemente-Paars wird entlang eines Projektionsvektors projiziert. Dieser Projektionsvektor wird beispielsweise dadurch erzeugt, daß zwei Normalen gleicher Länge auf den beiden Finiten Elementen erzeugt werden und der Projektionsvektor der Summenvektor aus diesen beiden ist (Anspruch 8) . Geprüft wird, ob das projizierte Finite Element mit dem anderen Finiten Element überlappt - dann liefert die Prüfung ein positives Ergebnis - oder nicht.One finite element of the pair of elements is projected along a projection vector. This projection vector is generated, for example, by generating two normals of the same length on the two finite elements and the projection vector being the sum vector from these two (claim 8). It is checked whether the projected finite element overlaps with the other finite element - then the test delivers a positive result - or not.
Die Mittelpunkte der beiden Finiten Elemente des Elemente- Paars werden ermittelt. Das eine Finite Element des Elemente-Paars wird entlang eines Projektionsvektors projiziert. Der Abstand zwischen dem Mittelpunkt des projizier- ten Finiten Elements und dem Mittelpunkt des anderen Finiten Elements wird ermittelt. Geprüft wird, ob der Abstand kleiner oder gleich einer oberen Schranke ist - dann liefert die Prüfung ein positives Ergebnis - oder nicht.The midpoints of the two finite elements of the element pair are determined. One finite element of the pair of elements is projected along a projection vector. The distance between the center of the projected finite element and the center of the other finite element is determined. It is checked whether the distance is less than or equal to an upper bound - then the test gives a positive result - or not.
Wie gerade beschrieben wird der Abstand zwischen dem Mittelpunkt des projizierten Finiten Elements und dem Mittelpunkt des anderen Finiten Elements ermittelt . Die Länge der längsten Kante der beiden Finiten Elemente des Paars wird ermittelt. Der Quotient aus Abstand und längster Kantenlänge wird berechnet. Geprüft wird, ob der Quotient kleiner oder gleich einer oberen Schranke ist - dann liefert die Prüfung ein positives Ergebnis - oder nicht.As just described, the distance between the center of the projected finite element and the center of the other finite element is determined. The length of the longest edge of the two finite elements of the pair is determined. The quotient of distance and longest edge length is calculated. It is checked whether the quotient is less than or equal to an upper bound - then the test gives a positive result - or not.
Gemäß Anspruch 9 hängt mindestens eine Schranke von mindestens einem der folgenden Parameter ab :
einem technologischen Parameter der vorgegebenen Fügetechnologie,At least one barrier depends on at least one of the following parameters: a technological parameter of the specified joining technology,
- der Beschaffenheit einer Oberfläche eines Körpers, dem für die Herstellung eines Körpers vorgesehenen Werkstoff, einer für alle Körper des Systems gültigen Vorgabe.- The nature of a surface of a body, the material intended for the production of a body, a specification that applies to all bodies in the system.
Im Falle einer Klebeverbindung sind die maximal und die minimal erreichbare Dicke der Klebschicht und das zum Kleben verwendete Material zwei derartige technologische Parameter. Die für alle Körper gültige Vorgabe resultiert z. B. aus ästhetischen Vorgaben oder aus Unternehmens-Standards .In the case of an adhesive bond, the maximum and the minimum achievable thickness of the adhesive layer and the material used for adhesive bonding are two such technological parameters. The specification valid for all bodies results e.g. B. from aesthetic requirements or from company standards.
Der Begriff Fügetechnologie umfaßt gemäß Anspruch 10 viele mögliche Technologien, z. B. Kleben, Schweißen oder auch das einer abdichtenden oder isolierenden oder abstandhaltenden Schicht. Beispielsweise wird eine abstandhaltende Schicht aus Kautschuk eingefügt, um einen vorgegebenen Mindest-Abstand zwischen verschiedenen Teilen der Karosserie, z. B. Beplankungen und Innenteile eines Kraftfahrzeugs, einzuhalten.The term joining technology includes according to claim 10 many possible technologies, e.g. B. gluing, welding or that of a sealing or insulating or spacing layer. For example, a spacer layer of rubber is inserted to a predetermined minimum distance between different parts of the body, for. B. planking and interior parts of a motor vehicle to comply.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 11 berücksichtigt die Möglichkeit, daß verschiedene Fügetechnologien für die Verbindung von Begrenzungsflächen in Frage kommen. Diese verschiedene Fügetechnologien besitzen jeweils eine Bewertung, die z. B. von den Kosten und/oder der Zuverlässigkeit der jeweiligen Technologie abhängt. Für jedes Paar von Begrenzungsflächen werden die zur Verbindung dieses Paars anwendbaren Fügetechnologien ermittelt. Möglich ist, daß gar keine oder nur eine Fügetechnologie ermittelt wird. Falls hingegen mehrere ermittelt werden, wird mit Hilfe der Bewertungen eine ausgewählt. Möglich ist, daß dadurch unterschiedliche Fügetechnologien für ein System ausgewählt werden.The embodiment according to claim 11 takes into account the possibility that different joining technologies come into question for the connection of boundary surfaces. These different joining technologies each have an evaluation, e.g. B. depends on the cost and / or the reliability of the respective technology. The joining technologies that can be used to connect this pair are determined for each pair of boundary surfaces. It is possible that no or only one joining technology is determined. If, on the other hand, several are determined, one is selected using the ratings. It is possible that different joining technologies are selected for a system.
Das mechanische Verhalten der Schicht läßt sich dann noch realitätsnäher vorherzusagen, wenn die Abhängigkeiten und Wechselwirkungen zwischen einer Schicht in einem der Zwischenräume und den durch die Schicht verbundenen Flächen berücksich-
tigt werden. Zwischen Knotenpunkten von weiteren Finiten Elementen der Schicht und angrenzenden Punkten einer Begrenzungsfläche eines mit der Schicht verbundenen Körpers bestehen mechanische Abhängigkeiten, z. B. das Prinzip der virtuellen Arbeit, demzufolge die Kräfte und Momente zwischen den Knotenpunkten und den angrenzenden Punkten im Gleichgewicht sind. Diese Abhängigkeiten werden durch Gleichungen zwischen den Knotenpunkten in der Schicht und angrenzenden Punkten berücksichtigt .The mechanical behavior of the layer can then be predicted more realistically if the dependencies and interactions between a layer in one of the gaps and the areas connected by the layer are taken into account. be done. There are mechanical dependencies between nodes of further finite elements of the layer and adjacent points of a boundary surface of a body connected to the layer, e.g. B. the principle of virtual work, according to which the forces and moments between the nodes and the adjacent points are in balance. These dependencies are taken into account by equations between the nodes in the layer and adjacent points.
Anspruch 16 sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung vor, wie diese Abhängigkeiten berücksichtigt werden. Anspruch 17 zeigt eine weitere Ausgestaltung auf, die Knotenpunkte einspart und die damit die Anzahl von Unbekannten im zu lösenden Gleichungssystem reduziert.Claim 16 provides an advantageous embodiment of how these dependencies are taken into account. Claim 17 shows a further embodiment that saves nodes and thus reduces the number of unknowns in the system of equations to be solved.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen:In the following an embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. Show:
Fig. 1. einen Körper und zwei approximierende Mittelflächen des zu untersuchenden Systems;1 shows a body and two approximating central surfaces of the system to be examined;
Fig. 2. Flächenelemente für die Körper und Mittelflächen der Fig. 1;Fig. 2. surface elements for the body and middle surfaces of Fig. 1;
Fig. 3. die Bestimmung des minimalen und maximalen Abstandes zwischen zwei Flächenelementen (erste und zweite Prüfung) ;3. the determination of the minimum and maximum distance between two surface elements (first and second test);
Fig. 4. die Festlegung einer oberen Schranke für den Abstand zweier Knotenpunkte;
Fig. 5. die Bestimmung des Abstandes zwischen Mittelpunkt und Schnittpunkt einer Normalen (erste Prüfung) ;4. the establishment of an upper bound for the distance between two nodes; 5. the determination of the distance between the center and the intersection of a normal (first test);
Fig. 6. die Bestimmung des Abstandes zwischen Knotenpunkt und Schnittpunkt einer Normalen (zweite Prüfung) ;6. the determination of the distance between the node and the intersection of a normal (second test);
Fig. 7. die Bestimmung des maximalen Winkels zwischen zwei Flächenelementen (dritte Prüfung) ;7. the determination of the maximum angle between two surface elements (third test);
Fig. 8. die Bestimmung des maximalen Winkels zwischen zwei Flächenelementen in einer anderen Ausführungsform (Abwandlung der dritten Prüfung) ;8 shows the determination of the maximum angle between two surface elements in another embodiment (modification of the third test);
Fig. 9. die Bestimmung des Abstandes zwischen Mittelpunkt und Schnittpunkt einer Normalen (vierte Prüfung) ;9 shows the determination of the distance between the center point and the intersection point of a normal (fourth test);
Fig. 10. die Bestimmung des Abstandes zwischen Mittelpunkt und Schnittpunkt einer Normalen sowie Vergleich mit einer Kantenlänge (Abwandlung der vierten Prüfung) ;10 shows the determination of the distance between the center point and the point of intersection of a normal and comparison with an edge length (modification of the fourth test);
Fig. 11. die fünfte Prüfung;Fig. 11. the fifth test;
Fig. 12. verbindbare Bereiche der Flächen F.l und F.2;Fig. 12. connectable areas of the areas F.l and F.2;
Fig. 13. einen Zwischenraum, der durch eine Klebeschicht verbindbar ist;13 shows an intermediate space which can be connected by an adhesive layer;
Fig. 14. ein Beispiel für zwei verbindbare Flächen desselben Körpers ;
Die im folgenden beschriebene Ausführungsform bezieht sich auf eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs als das System. Die Karosserie umfaßt verschiedene Bleche sowie andere Körper, und automatisch ermittelt wird, welche dieser Bleche sich in welchen Bereichen durch Klebeverbindungen miteinander verbinden lassen.14 shows an example of two connectable surfaces of the same body; The embodiment described below relates to a body of a motor vehicle as the system. The body comprises various sheets and other bodies, and it is automatically determined which of these sheets can be connected to one another in which areas by adhesive bonds.
Eine rechnerverfügbare Konstruktion der Karosserie wurde mit Hilfe eines Werkzeugs zum rechnerunterstützten Konstruieren (Computer-aided design, CAD) erzeugt und ist in Form eines CAD-Modells verfügbar. Beispielsweise wurde das CAD-Werkzeug CATIA verwendet. Eine Beschreibung von CATIA ist z. B. unter http : //www. catia. com, abgefragt am 5. 2. 2003, verfügbar. Die gesamte Karosserie einschließlich der Bleche werden volumenhaft konstruiert, so daß die Dicken der Bleche festgelegt sind.A computer-available design of the body was created using a computer-aided design (CAD) tool and is available in the form of a CAD model. For example, the CAD tool CATIA was used. A description of CATIA is e.g. B. at http: // www. catia. com, queried on February 5, 2003, available. The entire body, including the sheets, is constructed in volume, so that the thicknesses of the sheets are fixed.
Weil die Bleche sehr dünn im Vergleich zu ihrer Ausdehnung sind, werden sie in den Finite-Elemente-Simulationen durch ihre Mittelflächen approximiert. Alle Mittelflächen werden in zweidimensionale Finite Elemente in Form von Schalenelementen zerlegt .Because the sheets are very thin compared to their expansion, they are approximated in the finite element simulations by their central surfaces. All middle surfaces are broken down into two-dimensional finite elements in the form of shell elements.
Ein Präprozessor wird verwendet, um aus dem CAD-Modell für die Karosserie die Daten zu erzeugen, die für eine Finite- Elemente-Simulation benötigt werden. Die Vernetzung des CAD- Modells der Karosserie wird mit Hilfe dieses Präprozessors automatisch durchgeführt. Das erfindungsgemäße und im folgenden beschriebene Verfahren wird während der Vernetzung durchgeführt, nämlich nachdem die Finite Elemente für die approximierenden Bleche erzeugt worden sind.A preprocessor is used to generate the data required for a finite element simulation from the CAD model for the body. The networking of the CAD model of the body is carried out automatically with the help of this preprocessor. The method according to the invention and described below is carried out during the crosslinking, namely after the finite elements for the approximating sheets have been produced.
Ein Beispiel für einen solchen Präprozessor ist das Software- Werkzeug MEDINA. Eine Beschreibung von MEDINA ist unter http .-//www, c3pdm.com/des/products/medina/documentation/medina -DINA4 e.pdf, abgefragt am 5. 2. 2003, verfügbar. Das Modul „MEDINA / PreProcessing" importiert automatisch ein CAD- Modell, das im Datenformat von CATIA oder auch in den standardisierten Datenformaten STEP oder VDA abgespeichert ist .
MEDINA führt nach dem Import die Vernetzung des CAD-Modells der Karosserie automatisch aufgrund von Vorgaben eines Benutzers durch. In MEDINA werden hierbei die Finiten Elemente und die Knotenpunkte erzeugt und diese in rechnerverfügbarer Form im Datenformat von MEDINA abgespeichert .An example of such a preprocessor is the MEDINA software tool. A description of MEDINA is available at http .- // www, c3pdm.com/des/products/medina/documentation/medina -DINA4 e.pdf, queried on February 5, 2003. The "MEDINA / PreProcessing" module automatically imports a CAD model that is saved in the CATIA data format or in the standardized STEP or VDA data formats. After the import, MEDINA automatically meshes the CAD model of the body based on the specifications of a user. The finite elements and the nodes are generated in MEDINA and saved in a computer-available form in the MEDINA data format.
Ein Werkzeug zur Durchführung einer Simulation gemäß der Fi- nite-Elemente-Methode (FEM-Werkzeug) importiert diese Beschreibung im Datenformat von MEDINA oder einem anderen Datenformat und führt die Finite-Elemente-Simulationen durch. Der Fachmann kennt verschiedene FEM-Werkzeuge, z. B.A tool for carrying out a simulation according to the finite element method (FEM tool) imports this description in the data format from MEDINA or another data format and carries out the finite element simulations. The expert knows various FEM tools, e.g. B.
- MSC.NASTRAN und MSC.PATRAN, beide beschrieben unter http : //www.mscsoftware . com/products/ , abgefragt am 5. 2. 2003,- MSC.NASTRAN and MSC.PATRAN, both described at http: //www.mscsoftware. com / products /, queried on February 5, 2003,
- ABAQUS, beschrieben unter http: //www.hks . com/products/products overview.html, abgefragt am 5. 2. 2003,- ABAQUS, described at http: //www.hks. com / products / products overview.html, queried on February 5, 2003,
- PAMCRASH für Finite-Elemente-Simulationen von Kollisionen, beschrieben unter http://www.esi- group.com/products/crash/index.php, abgefragt am 5. 2. 2003.- PAMCRASH for finite element simulations of collisions, described at http: //www.esi- group.com/products/crash/index.php, queried on February 5, 2003.
In diesem Beispiel umfaßt die Konstruktion des Systems zwei Bleche und einen volumenhaften Körper K.l. Die Bleche sind in diesem Beispiel beide 2 mm dick und werden in der jeweiligen Mitte durch zwei Flächen F.l bzw. F.2 approximiert. Der Körper K.l wird durch zwei begrenzenden Flächen F.6 und F.7 repräsentiert. Fig. 1 zeigt den Körper K.l und vier Flächen F.l, F.2 der beiden Bleche und F.6, F.7 des Körpers K.l. Die Flächen F.l, F.6 und F.2 sind gefaltet und umfassen zwei Ebenen. Die Abstände sowie die unterschiedlichen Orientierungen der Flächen und des Körpers im Raum sind zur Verdeutlichung stark übertrieben dargestellt. Die Fläche F.6 des Körpers K_l zeigt zur Fläche F.l und ist in Fig. 1 verdeckt.In this example the construction of the system comprises two sheets and a voluminous body K.I. In this example, the sheets are both 2 mm thick and are approximated in the middle by two surfaces F.l and F.2. The body K.l is represented by two delimiting surfaces F.6 and F.7. Fig. 1 shows the body K.l and four surfaces F.l, F.2 of the two sheets and F.6, F.7 of the body K.I. The areas F.l, F.6 and F.2 are folded and comprise two levels. The distances and the different orientations of the surfaces and the body in the room are exaggerated for clarity. The area F.6 of the body K_l points to the area F.l and is hidden in FIG. 1.
Ermittelt werden alle Paare von Flächen, die zu zwei verschiedenen Körpern gehören. Insgesamt gibt es 4 Flächen und demnach 4 * 3 / 2 = 6 Paare, die aus jeweils zwei Flächen be-
stehen. Weil die Konstruktion einen Körper mit zwei Flächen umfaßt, besteht eines dieser sechs Flächen-Paare aus zwei Flächen desselben Körpers, nämlich dem Paar (F.6, F.7) . Das Flächen-Paar (F.6, F.7) wird in dieser Ausführungsform nicht auf Verbindbarkeit untersucht . Untersucht werden die übrigen fünf Flächen-Paare.All pairs of surfaces that belong to two different bodies are determined. There are a total of 4 areas and therefore 4 * 3/2 = 6 pairs, each consisting of two areas stand. Because the construction comprises a body with two surfaces, one of these six surface pairs consists of two surfaces of the same body, namely the pair (F.6, F.7). The surface pair (F.6, F.7) is not examined for connectivity in this embodiment. The remaining five surface pairs are examined.
Eine Vernetzung aller Flächen wird erzeugt. Die Finiten Elemente haben in diesem Beispiel alle die Gestalt von drei- o- der viereckigen Flächenelementen. In diesem Beispiel liegen alle vier Knotenpunkte eines viereckigen Flächenelements in einer Ebene. Viereckige Flächenelemente, für die dies nicht zutrifft, werden für die Prüfung auf Verbindbarkeit vorzugsweise in zwei dreieckige Flächenelemente zerlegt. Eine Alternative hierzu sieht vor, ein viereckiges Flächenelement, dessen Knotenpunkte nicht in einer Ebene liegen, für die Prüfungen auf Verbindbarkeit durch ein approximierendes viereckiges Flächenelement zu ersetzen, dessen vier Knotenpunkte alle in einer Ebene liegen.A network of all surfaces is created. In this example, the finite elements all have the shape of triangular or square surface elements. In this example, all four nodes of a square surface element lie in one plane. Square surface elements, for which this is not the case, are preferably broken down into two triangular surface elements for the test for connectivity. An alternative to this is to replace a square surface element whose nodes are not in one plane for the connectivity tests with an approximating square surface element whose four nodes are all in one plane.
Fig. 2 zeigt einige Flächenelemente für die Körper und für die Mittelflächen der Fig. 1. Vorzugsweise haben die viereckigen Flächenelemente die Form von Rechteckigen, aber auch andere Formen sind möglich. In diesem Beispiel betragen die Kantenlängen der Flächenelemente 10 mm und 5 mm.FIG. 2 shows some surface elements for the bodies and for the middle surfaces of FIG. 1. The square surface elements preferably have the shape of rectangular ones, but other shapes are also possible. In this example, the edge lengths of the surface elements are 10 mm and 5 mm.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird am Beispiel der beiden Mittelflächen F.l und F.6 erläutert, die zwei verschiedene Bleche approximieren. Automatisch wird das Paar von Flächen F.l, F.6 daraufhin untersucht, welche Paare von Flächenelementen der Flächen F.l, F.6 sich durch je eine Klebeverbindung miteinander verbinden lassen. Hierfür wird für jedes E- lemente-Paar entschieden, ob die beiden Flächenelementen des Elemente-Paars durch eine Klebeverbindung verbindbar sind o- der nicht .The method according to the invention is explained using the example of the two middle surfaces F.l and F.6, which approximate two different sheets. The pair of surfaces F.l, F.6 is automatically examined to determine which pairs of surface elements of the surfaces F.l, F.6 can be connected to one another by an adhesive connection. For each element pair, a decision is made as to whether or not the two surface elements of the element pair can be connected by an adhesive connection.
Fig. 3 illustriert beispielhaft die Auswahl von Elemente- Paaren für das Flächen-Paar, das aus den beiden Flächen F.l und F.6 besteht. Als erstes werden die Knotenpunkte aller
Flächenelemente ermittelt, und ihre Koordinaten werden in je einem Vektor abgespeichert. Bei fünf Flächen-Paaren werden dadurch fünf Vektoren mit je drei Koordinaten von Knotenpunkten abgespeichert. Zu den Knotenpunkten der Fläche F.l gehören die Knotenpunkte 200.1, 200.2, 200.3, 200.4, 200.5 und 200.6. Zu den Knotenpunkten der Fläche F.6 gehören die Knotenpunkte 201.1, 201.2, 201.3, 201.4, 201.5 und 201.6.3 illustrates an example of the selection of element pairs for the surface pair, which consists of the two surfaces F1 and F.6. First, the nodes of all Surface elements are determined and their coordinates are saved in a vector. With five pairs of surfaces, five vectors with three coordinates of node points are stored. The nodes 200.1, 200.2, 200.3, 200.4, 200.5 and 200.6 belong to the nodes of the area F1. The nodes of area F.6 include nodes 201.1, 201.2, 201.3, 201.4, 201.5 and 201.6.
Vorgegeben ist in diesem Beispiel, daß eine Klebeverbindung maximal 1 mm dick sein darf. Hieraus wird eine obere Schranke für den maximalen Abstand zwischen den Knotenpunkten zweier verbindbarer Flächenelemente abgeleitet. Diese Ableitung illustriert Fig. 4.In this example it is specified that an adhesive connection may be a maximum of 1 mm thick. An upper bound for the maximum distance between the nodes of two connectable surface elements is derived from this. This derivation is illustrated in FIG. 4.
Vereinfachend wird im Beispiel der Fig. 4 angenommen, daß die beiden Flächenelemente 100.2 und 101.2 zueinander parallel sind. Die Länge der Strecke vom Knotenpunkt 201.1 der Fläche F.6 zum nächstgelegenen Punkt 230.23 der Fläche F.l darf maximal 1 mm betragen. Der nächstgelegene Punkt 230.23 ist der Fußpunkt einer Normale auf F.6 durch den Knotenpunkt 201.1. Die Kantenlängen beider Flächenelemente betragen 5 mm und 10 mm. Der Abstand 260.1 des Knotenpunktes 201.1 zum nächstgelegenen Knotenpunkt 200.7 ist demnach kleiner oder gleichTo simplify matters, it is assumed in the example in FIG. 4 that the two surface elements 100.2 and 101.2 are parallel to one another. The length of the route from node 201.1 of area F.6 to the nearest point 230.23 of area F.l may not exceed 1 mm. The closest point 230.23 is the base point of a normal on F.6 through the node 201.1. The edge lengths of both surface elements are 5 mm and 10 mm. The distance 260.1 between the node 201.1 and the nearest node 200.7 is therefore less than or equal
Va2+b2+c2 = /l2+(10/2)2+(5/2)2 = 5,67 mmVa 2 + b 2 + c 2 = / l 2 + (10/2) 2 + (5/2) 2 = 5.67 mm
Um auf der sicheren Seite zu liegen, wird als obere Schranke Δ_l für den Abstand zweier Knotenpunkte Δ_l = 6 mm festgelegt .In order to be on the safe side, Δ_l is set as the upper limit for the distance between two nodes Δ_l = 6 mm.
Die Flächenelemente der Fläche F.l haben insgesamt N_l Knotenpunkte, die der Fläche F.6 insgesamt N_2 Knotenpunkte. Jeder Abstand zwischen einem Knotenpunkt von F.l und einem Knotenpunkt von F.6 wird ermittelt. Hierfür sind N__l * N_2 Abstandsberechnungen erforderlich. Die Berechnung des Abstandes zwischen zwei Punkten erfordert wesentlich weniger Rechenzeit als andere Prüfungen von Finiten Elementen, daher werden Abstandsberechnungen zuerst durchgeführt, und in Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Abstandsberechnungen werden Elemente- Paare ausgewählt und weitere, rechenaufwendigere Prüfungen
nur für die ausgewählten Elemente-Paare durchgeführt. Die berechneten Abstände werden in einer N_l * N_2 - Matrix zwischengespeichert, weil jeder Abstandswert mehrmals verwendet wird. In einer alternativen Ausführungsform wird in jedem der N_l * N_2 Felder einer N_l * N_2 - Matrix A eine 1 oder eine 0 abgespeichert. A(i,j) ist gleich 1, wenn der Abstand zwischen den Knotenpunkt Nr. i der einen Fläche und dem Knotenpunkt Nr. j der anderen Fläche kleiner oder gleich 6 mm ist, ansonsten gleich 0.The surface elements of the area Fl have a total of N_l nodes, those of the area F.6 have a total of N_2 nodes. Every distance between a node of Fl and a node of F.6 is determined. This requires N__l * N_2 distance calculations. The calculation of the distance between two points requires considerably less computing time than other tests of finite elements, therefore distance calculations are carried out first, and depending on the result of these distance calculations, element pairs are selected and further, more computational tests carried out only for the selected element pairs. The calculated distances are temporarily stored in an N_1 * N_2 matrix because each distance value is used several times. In an alternative embodiment, a 1 or a 0 is stored in each of the N_l * N_2 fields of an N_l * N_2 matrix A. A (i, j) is 1 if the distance between node no. I of one surface and node no. J of the other surface is less than or equal to 6 mm, otherwise it is 0.
Im Beispiel der Fig. 3 haben u. a. folgende Paare von Knotenpunkten einen Abstand von höchstens Δ_l = 6 mm zueinander: 200.1 und 201.1, 200.1 und 201.2, 200.1 und 201.3, 200.1 und 201.4, 200.1 und 201.5, 200.1 und 201.6. Einen größeren Abstand haben z. B. 200.6 und 201.2, 200.5 und 201.3.In the example of Fig. 3 u. a. the following pairs of nodes a distance of at most Δ_l = 6 mm from each other: 200.1 and 201.1, 200.1 and 201.2, 200.1 and 201.3, 200.1 and 201.4, 200.1 and 201.5, 200.1 and 201.6. Have a larger distance z. B. 200.6 and 201.2, 200.5 and 201.3.
Ermittelt wird jedes Elemente-Paar, dessen eines Finite Element den einen Knotenpunkt eines ausgewählten Knoten-Paars als einen Knotenpunkt und dessen anderes Finite Element den anderen Knotenpunkt desselben Knoten-Paars als einen Knotenpunkt besitzt. Ein ausgewähltes Knoten-Paar in Fig. 3 ist das Paar 200.1 und 201.1. Daher werden folgende 4*4 Elemente- Paare ermittelt, deren eines Finite Element den Punkt 200.1 und deren anderes Finite Element den Punkt 201.1 als Knotenpunkte besitzen: 100.1 und 101.1, 100.1 und 101.2, 100.1 und 101.3, 100.1 und 101.4, 100.2 und 101.1, ... , 100.4 und 101.1, 100.4 und 101.2, 100.4 und 101.3, 100.4 und 101.4.Each element pair is determined, one finite element of which has one node of a selected node pair as a node and the other finite element of which has the other node of the same node pair as a node. A selected pair of nodes in FIG. 3 is pair 200.1 and 201.1. The following 4 * 4 element pairs are therefore determined, one finite element having point 200.1 and the other finite element having point 201.1 as nodes: 100.1 and 101.1, 100.1 and 101.2, 100.1 and 101.3, 100.1 and 101.4, 100.2 and 101.1, ..., 100.4 and 101.1, 100.4 and 101.2, 100.4 and 101.3, 100.4 and 101.4.
Unter diesen ermittelten Elemente-Paaren wird eine Vorauswahl aufgrund der Abstände von Knotenpunkten getroffen. Hierfür wird eine der beiden folgenden Ausführungsformen angewendet :A preselection is made from these ascertained element pairs on the basis of the distances between nodes. One of the following two embodiments is used for this:
In der einen Ausführungsform wird für jedes ermittelte Elemente-Paar geprüft, ob jeder Knotenpunkt des einen Finiten E- lements des Elemente-Paars von mindestens einem Knotenpunkt des anderen Finiten Elements einen Abstand hat, der kleiner oder gleich einer oberen Schranke Δ_2 ist, oder nicht. Die Schranke Δ_2 wird so festgelegt, daß im Beispiel der Fig. 4 das Elemente-Paar (100.2, 101.2) vorausgewählt werden, aber
das Elemente-Paar (100.1, 101.2) nicht. Alle drei Finiten E- lemente haben Kantenlängen von 10 mm und 5 mm. Wie oben dargelegt, hat daher jeder Knotenpunkt von 101.2 zu mindestens einem Knotenpunkt von 100.2 einen Abstand, der kleiner als 5,67 mm ist. Daher wird als obere Schranke Δ_2 = 6 mm festgelegt.In one embodiment, it is checked for each element pair determined whether or not each node of one finite element of the element pair is at a distance from at least one node of the other finite element that is less than or equal to an upper bound Δ_2 , The bound Δ_2 is determined so that the element pair (100.2, 101.2) are preselected in the example of FIG. 4, however the element pair (100.1, 101.2) is not. All three finite elements have edge lengths of 10 mm and 5 mm. As explained above, each node from 101.2 is therefore at a distance from at least one node from 100.2 that is less than 5.67 mm. Therefore, the upper limit is set to Δ_2 = 6 mm.
Das Flächenelement 100.1 hat die Knotenpunkte 200.1, 200.2, 200.3 und 200.4. Das Flächenelement 101.2 hat die Knotenpunkte 201.1, 201.2, 201.3 und 201.4. Durch Lesezugriff auf die N_l * N_2 - Matrix wird festgestellt, daß der Knotenpunkt 200.1 von 100.1 zum Knotenpunkt 201.2 von 101.2 einen Abstand von weniger als Δ_2 = 6 mm besitzt. Weiterhin wird festgestellt, daß auch die Abstände zwischen 200.2 und 201.2, zwischen 200.4 und 201.4 sowie zwischen 200.3 zu 201.3 weniger als Δ_2 = 6 mm betragen. Daher wird das Elemente-Paar (100.1, 101.2) vorausgewählt . Hingegen sind die Abstände zwischen dem Knotenpunkt 201.3 von 101.2 und den Knotenpunkten 200.1, 200.4, 200.5 und 200.6 von 100.4 alle größer als Δ_2 = 6 mm, weswegen das Elemente-Paar (100.4, 101.2) nicht vorausgewählt wird.The surface element 100.1 has the nodes 200.1, 200.2, 200.3 and 200.4. The surface element 101.2 has the nodes 201.1, 201.2, 201.3 and 201.4. Read access to the N_1 * N_2 matrix determines that node 200.1 from 100.1 to node 201.2 from 101.2 has a distance of less than Δ_2 = 6 mm. It is also found that the distances between 200.2 and 201.2, between 200.4 and 201.4 and between 200.3 to 201.3 are less than Δ_2 = 6 mm. The element pair (100.1, 101.2) is therefore preselected. In contrast, the distances between the node 201.3 of 101.2 and the nodes 200.1, 200.4, 200.5 and 200.6 of 100.4 are all greater than Δ_2 = 6 mm, which is why the element pair (100.4, 101.2) is not preselected.
In der anderen Ausführungsform wird für jedes ermittelte Elemente-Paar geprüft, ob jeder Knotenpunkt des einen Finiten E- lements des Elemente-Paars von jedem Knotenpunkt des anderen Finiten Elements einen Abstand hat, der kleiner oder gleich einer oberen Schranke Δ_2 ist, oder nicht. Die Schranke Δ_2 wird so festgelegt, daß im Beispiel der Fig. 4 das Elemente- Paar (100.2, 101.2) vorausgewählt werden, aber das Elemente- Paar (100.1, 101.2) nicht. Alle drei Finiten Elemente haben Kantenlängen von 10 mm und 5 mm. Der Abstand zwischen einem Knotenpunkt von 100.2 und 101.2 beträgt höchstens a2 + b2 + c2 = Λ/12 + 102 + 52 = 11 , 22 mm .In the other embodiment, it is checked for each determined element pair whether or not each node of one finite element of the element pair is at a distance from each node of the other finite element that is less than or equal to an upper bound Δ_2. The limit Δ_2 is determined so that in the example of FIG. 4 the element pair (100.2, 101.2) are preselected, but the element pair (100.1, 101.2) is not. All three finite elements have edge lengths of 10 mm and 5 mm. The distance between a node of 100.2 and 101.2 is at most a 2 + b 2 + c 2 = Λ / 1 2 + 10 2 + 5 2 = 11, 22 mm.
Hingegen beträgt der Abstand zwischen 201.1 und 200.3 mehr als 12 mm. In dieser Ausführungsform wird daher Δ_2 = 12 mm festgelegt .
In dieser Ausführungsform wird die Vorauswahl wie folgt vorgenommen: Das Flächenelement 100.1 hat die KnotenpunkteIn contrast, the distance between 201.1 and 200.3 is more than 12 mm. In this embodiment, therefore, Δ_2 = 12 mm is set. In this embodiment, the preselection is carried out as follows: The surface element 100.1 has the nodes
200.1, 200.2, 200.3 und 200.4. Das Flächenelement 101.2 hat die Knotenpunkte 201.1, 201.2, 201.3 und 201.4. Durch Lesezugriff auf die N_l * N_2 - Matrix wird festgestellt, daß der Knotenpunkt 200.1 von 100.1 zu 201.1, 201.2, 201.3 und 201.4 einen Abstand von jeweils 10 mm oder weniger hat. Weiterhin wird festgestellt, daß der Abstand zwischen 200.2 und 201.1, zwischen 200.2 und 201.2, zwischen 200.2 und 201.3 sowie zwischen 200.2 und 201.4 jeweils weniger als Δ_2 = 12 mm beträgt, daß der Abstand zwischen 200.3 und 201.1, zwischen 200.3 und 201.2, zwischen 200.3 und 201.3 sowie zwischen200.1, 200.2, 200.3 and 200.4. The surface element 101.2 has the nodes 201.1, 201.2, 201.3 and 201.4. Read access to the N_1 * N_2 matrix determines that the node 200.1 has a distance of 10 mm or less from 100.1 to 201.1, 201.2, 201.3 and 201.4. It is also found that the distance between 200.2 and 201.1, between 200.2 and 201.2, between 200.2 and 201.3 and between 200.2 and 201.4 is less than Δ_2 = 12 mm, that the distance between 200.3 and 201.1, between 200.3 and 201.2, between 200.3 and 201.3 and between
200.3 und 201.4 jeweils weniger als Δ_2 = 12 mm beträgt und daß der Abstand zwischen 200.4 und 201.1, zwischen 200.4 und200.3 and 201.4 each is less than Δ_2 = 12 mm and that the distance between 200.4 and 201.1, between 200.4 and
201.2, zwischen 200.4 und 201.3 sowie zwischen 200.4 und201.2, between 200.4 and 201.3 and between 200.4 and
201.4 jeweils weniger als Δ_2 = 12 mm beträgt. Daher wird das Elemente-Paar (100.1, 101.2) vorausgewählt. Hingegen hat der Knotenpunkt 201.2 von 101.2 zum Knotenpunkt 200.5 von 100.4 einen Abstand größer als Δ_2. Daher wird das Elemente-Paar (100.4, 101.2) nicht vorausgewählt.201.4 is less than Δ_2 = 12 mm. The element pair (100.1, 101.2) is therefore preselected. In contrast, the node 201.2 from 101.2 to the node 200.5 from 100.4 has a distance greater than Δ_2. The element pair (100.4, 101.2) is therefore not preselected.
Dieses Vorgehen wird für alle ermittelten Elemente-Paare durchgeführt. Dadurch werden Elemente-Paare ausgewählt. Die weiteren Prüfungen werden nur für diese ausgewählten Elemente-Paare durchgeführt.This procedure is carried out for all determined element pairs. This selects pairs of elements. The further tests are only carried out for these selected element pairs.
Durch die erste Prüfung, die Fig. 5 illustriert, wird der Abstand zwischen den beiden Flächenelementen 100.1 und 101.2 ermittelt . Für die Prüfung wird eine Normale auf dem Flächenelement 100.1 und eine weitere Normale auf dem Flächenelement 101.2 ermittelt. Eine Gerade 211.4 durch den Mittelpunkt 240.2 von 100.1 wird erzeugt. Der Mittelpunkt 240.2 wird als Schnittpunkt der beiden Diagonalen im Flächenelement 100.1 bestimmt. Die Gerade 211.4 hat dieselbe Richtung wie die Summe aus den beiden Normalen auf 100.1 bzw. 101.2. Der Schnittpunkt 230.1 zwischen der Geraden 211.4 und dem Flächenelement 101.2 wird ermittelt. Gibt es keinen solchen Schnittpunkt, so liefert die Prüfung ein negatives Ergebnis. Ansonsten wird
der Abstand zwischen dem Mittelpunkt 240.2 und dem Schnittpunkt 230.1 mit einer vorgegebenen oberen Schranke Δ_5 = 1,8 mm verglichen. Vorzugsweise wird der Abstand zusätzlich mit einer unteren Schranke Δ_6 = 0,8 mm verglichen. Ist dieser Abstand kleiner oder gleich Δ_5 und größer oder gleich Δ_6, so liefert die Prüfung ein positives Ergebnis. Ansonsten wird automatisch entschieden, daß 100.1 und 101.2 nicht durch eine Klebeverbindung verbindbar sind.The first test, which is illustrated in FIG. 5, determines the distance between the two surface elements 100.1 and 101.2. For the test, a normal is determined on the surface element 100.1 and another normal on the surface element 101.2. A straight line 211.4 through the center point 240.2 of 100.1 is generated. The center point 240.2 is determined as the intersection of the two diagonals in the surface element 100.1. The line 211.4 has the same direction as the sum of the two normals on 100.1 and 101.2. The intersection 230.1 between the straight line 211.4 and the surface element 101.2 is determined. If there is no such intersection, the test gives a negative result. Otherwise it will the distance between the center point 240.2 and the intersection point 230.1 is compared with a predetermined upper limit Δ_5 = 1.8 mm. The distance is preferably additionally compared with a lower bound Δ_6 = 0.8 mm. If this distance is less than or equal to Δ_5 and greater than or equal to Δ_6, the test returns a positive result. Otherwise it is automatically decided that 100.1 and 101.2 cannot be connected by an adhesive connection.
Eine nicht durch eine Figur illustrierte Abwandlung der ersten Prüfung sieht vor, die beiden Mittelpunkte der beiden Flächenelemente 100.1 und 101.2 zu ermitteln. Der Abstand zwischen den beiden Mittelpunkten wird ermittelt und als Abstand der beiden Flächenelemente verwendet .A modification of the first test, not illustrated by a figure, provides for the two center points of the two surface elements 100.1 and 101.2 to be determined. The distance between the two center points is determined and used as the distance between the two surface elements.
Fig. 6 illustriert eine zweite Prüfung für das Elemente-Paar mit den Flächenelementen 100.4 und 101.1. In den vier Knotenpunkten 200.1, 200.4, 200.5 und 200.6 des Flächenelements6 illustrates a second test for the element pair with the surface elements 100.4 and 101.1. In the four nodes 200.1, 200.4, 200.5 and 200.6 of the surface element
100.4 wird je eine Normale auf 100.1 erzeugt. Die vier Schnittpunkte dieser vier Normalen mit der Fläche F.6 werden ermittelt. Ein solcher Schnittpunkt kann auch außerhalb des Flächenelements 101.1 liegen. In Fig. 6 sind die Normale100.4 a normal to 100.1 is generated. The four intersections of these four normals with the surface F.6 are determined. Such an intersection can also lie outside the surface element 101.1. 6 are the normals
210.5 durch den Knotenpunkt 200.4 und ihr Schnittpunkt 230.4 mit der Fläche F.6 dargestellt. 230.4 liegt außerhalb des Flächenelements 101.1. Der Abstand zwischen dem Knotenpunkt210.5 represented by the node 200.4 and its intersection 230.4 with the area F.6. 230.4 is outside the surface element 101.1. The distance between the node
200.4 und dem Schnittpunkt 230.4 der durch 200.3 verlaufenden Normalen 210.5 wird ermittelt und mit einer oberen Schranke Δ_7 und einer unteren Schranke Δ_8 verglichen. Weiterhin werden der Abstand zwischen 200.1 und dem Schnittpunkt der durch 200.1 verlaufenden Normale mit F.6, der Abstand zwischen 200.5 und dem Schnittpunkt der durch 200.5 verlaufenden Normale mit F.6200.4 and the intersection 230.4 of the normals 210.5 running through 200.3 is determined and compared with an upper bound Δ_7 and a lower bound Δ_8. Furthermore, the distance between 200.1 and the intersection of the normals passing through 200.1 with F.6, the distance between 200.5 and the intersection of the normals passing through 200.5 with F.6
- und der Abstand zwischen 200.6 und dem Schnittpunkt der durch 200.6 verlaufenden Normale mit F.6 ermittelt und jeweils mit Δ_7 und Δ_8 verglichen. Weiterhin werden vier Normalen auf 101.1 erzeugt, die durch 201.1,
201.4, 201.5 und 201.6 verlaufen. Ihre Schnittpunkte mit F.l werden ermittelt. In Fig. 6 sind die Normale 210.6 durch den Knotenpunkt 201.1 und ihr Schnittpunkt 230.5 mit der Fläche F.l gezeigt. Auch die vier Abstände der vier Schnittpunkte der vier Normalen auf F.6 mit den jeweiligen Knotenpunkten durch 201.1, 201.4, 201.5 und 201.6 werden ermittelt und jeweils mit Δ_7 und Δ_8 verglichen.- and the distance between 200.6 and the intersection of the normals running through 200.6 is determined with F.6 and compared in each case with Δ_7 and Δ_8. Furthermore, four normals are generated on 101.1, which are defined by 201.1, 201.4, 201.5 and 201.6. Your intersections with Fl are determined. 6 shows the normal 210.6 through the node 201.1 and its intersection 230.5 with the surface F1. The four distances between the four intersections of the four normals on F.6 with the respective nodes through 201.1, 201.4, 201.5 and 201.6 are also determined and compared in each case with Δ_7 and Δ_8.
Fig. 7 illustriert die als nächstes durchgeführte dritte Prüfung, durch die der Winkel 220.1 zwischen den beiden Flächenelementen 100.1 und 101.2 ermittelt wird. Eine Normale 210.1 auf das Flächenelement 100.1, die 100.1 in einem Fußpunkt 230.10 schneidet, wird erzeugt. Im Falle ebener Flächenelemente hängt das Ergebnis der Prüfung nicht von der Wahl des Fußpunkts 230.10 ab. Falls ein Flächenelement mit vier Knotenpunkten nicht eben ist, wird es in zwei dreieckige Flächenelemente zerlegt, und das folgende Verfahren wird für jedes dieser beiden Dreiecke ausgeführt. Vorzugsweise hat die Normale die Länge 1. Weiterhin wird eine Normale 210.2 auf das Flächenelement 101.2 erzeugt, die ebenfalls die Länge 1 hat. Diese Normale wird in den Fußpunkt 230.10 verschoben. Die Lage dieser verschobenen Normalen wird durch die gestrichelte Linie 210.3 veranschaulicht. Der Winkel α zwischen 210.1 und 210.2, der gleich dem Winkel 220.1 zwischen 210.1 und 210.3 ist, wird gemäß folgendem Zusammenhang bestimmt:FIG. 7 illustrates the third test carried out next, by means of which the angle 220.1 between the two surface elements 100.1 and 101.2 is determined. A normal 210.1 to the surface element 100.1, which intersects 100.1 at a base point 230.10, is generated. In the case of flat surface elements, the result of the test does not depend on the choice of base point 230.10. If a surface element with four nodes is not flat, it is broken down into two triangular surface elements and the following procedure is performed for each of these two triangles. The normal preferably has a length of 1. Furthermore, a normal 210.2 is generated on the surface element 101.2, which also has a length of 1. This normal is moved to footnote 230.10. The position of these shifted normals is illustrated by the dashed line 210.3. The angle α between 210.1 and 210.2, which is equal to the angle 220.1 between 210.1 and 210.3, is determined according to the following relationship:
210.1 * 210.2 = ||210.l|| * ||210.2|| * cos α = cos α = cos (220.1)210.1 * 210.2 = || 210.l || * || 210.2 || * cos α = cos α = cos (220.1)
Hierbei bezeichnet 210.1 * 210.2 das Skalarprodukt der beiden Vektoren 210.1 und 210.2 und ||210.l|| die Euklidische Länge des Vektors 210.1. Der dergestalt bestimmte Winkel α wird mit einer vorgegebenen oberen Schranke Δ_4 = 10 Grad verglichen. Ist der Winkel 220.1 kleiner oder gleich Δ_4 , so liefert die Prüfung ein positives Ergebnis. Ansonsten wird automatisch entschieden, daß 100.1 und 101.2 nicht durch eine Klebeverbindung verbindbar sind.
In Fig. 8 wird eine Abwandlung der gerade beschriebenen dritten Prüfung illustriert. Der Mittelpunkt 240.2 des Flächenelements 100.1 wird ermittelt. Eine Normale 210.4 auf das Flächenelement 100.1, die 100.1 im Mittelpunkt 240.2 schneidet, wird erzeugt. Ermittelt wird der Schnittpunkt 230.1 der Normalen 210.4 mit dem anderen Flächenelement 101.2. Gibt es keinen solchen Schnittpunkt, so liefert die Prüfung ein negatives Ergebnis, und entschieden wird, daß 100.1 und 101.2 nicht durch eine KlebeVerbindung verbindbar sind. Gibt es einen Schnittpunkt 230.1, so wird eine Normale 210.5 durch den Schnittpunkt 230.1 auf dem anderen Flächenelement 101.2 erzeugt. Der Winkel 220.2 zwischen 210.4 und 210.5 wird mit der vorgegebenen oberen Schranke Δ_4 verglichen. Ist der Winkel 220.2 kleiner oder gleich Δ_4 , so liefert die Prüfung ein positives Ergebnis. Ansonsten wird automatisch entschieden, daß 100.1 und 101.2 nicht durch eine Klebeverbindung verbindbar sind.Here 210.1 * 210.2 denotes the dot product of the two vectors 210.1 and 210.2 and || 210.l || the Euclidean length of the vector 210.1. The angle α determined in this way is compared with a predetermined upper limit Δ_4 = 10 degrees. If the angle 220.1 is less than or equal to Δ_4, the test gives a positive result. Otherwise it is automatically decided that 100.1 and 101.2 cannot be connected by an adhesive connection. A modification of the third test just described is illustrated in FIG. The center point 240.2 of the surface element 100.1 is determined. A normal 210.4 to the surface element 100.1, which intersects 100.1 at the center 240.2, is generated. The intersection 230.1 of the normal 210.4 with the other surface element 101.2 is determined. If there is no such intersection, the test gives a negative result and it is decided that 100.1 and 101.2 cannot be connected by an adhesive connection. If there is an intersection 230.1, a normal 210.5 is generated by the intersection 230.1 on the other surface element 101.2. The angle 220.2 between 210.4 and 210.5 is compared with the predetermined upper limit Δ_4. If the angle 220.2 is less than or equal to Δ_4, the test gives a positive result. Otherwise it is automatically decided that 100.1 and 101.2 cannot be connected by an adhesive connection.
Die vierte Prüfung wird durch Fig. 9 illustriert. Der Mittelpunkt 240.2 von 100.1 wird ermittelt oder aus einer vorigen Prüfung wiederverwendet. Eine Normale 210.4 auf 100.1 durch den Mittelpunkt 240.2 wird erzeugt. Der Schnittpunkt 230.1 dieser Normalen mit dem Flächenelement 101.2 wird ermittelt. Gibt es keinen solchen Schnittpunkt, so liefert die Prüfung ein negatives Ergebnis. Ansonsten werden der Mittelpunkt 240.1 des Flächenelements 101.2 und der Abstand zwischen 230.1 und 240.1 ermittelt. Dieser Abstand wird mit einer vorgegebenen oberen Schranke Δ_9 = 4 mm verglichen. Ist dieser Abstand kleiner oder gleich Δ_9, so liefert die Prüfung ein positives Ergebnis. Ansonsten wird automatisch entschieden, daß 100.1 und 101.2 nicht durch eine Klebeverbindung verbindbar sind.The fourth test is illustrated by FIG. 9. The center point 240.2 of 100.1 is determined or reused from a previous test. A normal 210.4 to 100.1 through the center point 240.2 is generated. The intersection 230.1 of these normals with the surface element 101.2 is determined. If there is no such intersection, the test gives a negative result. Otherwise, the center point 240.1 of the surface element 101.2 and the distance between 230.1 and 240.1 are determined. This distance is compared with a predetermined upper limit Δ_9 = 4 mm. If this distance is less than or equal to Δ_9, the test gives a positive result. Otherwise it is automatically decided that 100.1 and 101.2 cannot be connected by an adhesive connection.
Eine Abwandlung dieser vierten Prüfung wird durch Fig. 10 illustriert. Wie gerade beschrieben, wird der Abstand zwischen dem Schnittpunkt 230.1 und dem Mittelpunkt 240.1 von 101.2 ermittelt. Zusätzlich wird die Länge der längsten Kante der beiden Flächenelemente 100.1 und 101.2 ermittelt. Hierzu wer-
den die Längen von acht Kanten ermittelt, nämlich folgender Kanten: die Kante von 200.1 nach 200.2, die Kante von 200.1 nach 200.4, die Kante von 200.3 nach 200.2, die Kante von 200.3 nach 200.4, die Kante von 201.1 nach 201.2, die Kante von 201.1 nach 201.4, die Kante von 201.3 nach 201.2, die Kante von 201.3 nach 201.4.A modification of this fourth test is illustrated by FIG. 10. As just described, the distance between the intersection 230.1 and the center 240.1 of 101.2 is determined. In addition, the length of the longest edge of the two surface elements 100.1 and 101.2 is determined. For this purpose which determines the lengths of eight edges, namely the following edges: the edge from 200.1 to 200.2, the edge from 200.1 to 200.4, the edge from 200.3 to 200.2, the edge from 200.3 to 200.4, the edge from 201.1 to 201.2, the edge from 201.1 to 201.4, the edge from 201.3 to 201.2, the edge from 201.3 to 201.4.
In diesem Falle sind die Kante von 200.1 nach 200.4 und die Kante von 200.3 nach 200.2 die längsten Kanten von 100.1 und sind gleich lang. Der Quotient aus dem Abstand zwischen dem Schnittpunkt 230.1 und dem Mittelpunkt 240.1 (im Zähler) und der Länge der Kante von 200.1 nach 200.4 (im Nenner) wird berechnet. Der Zähler kann gleich 0 sein, der Nenner nicht. Dieser Abstand wird mit einer vorgegebenen oberen Schranke Δ_10 = 0,9 mm verglichen. Ist dieser Abstand kleiner oder gleich Δ_10, so liefert die Prüfung ein positives Ergebnis. Ansonsten wird automatisch entschieden, daß 100.1 und 101.2 nicht durch eine Klebeverbindung verbindbar sind.In this case, the edge from 200.1 to 200.4 and the edge from 200.3 to 200.2 are the longest edges of 100.1 and are the same length. The quotient of the distance between the intersection 230.1 and the center 240.1 (in the numerator) and the length of the edge from 200.1 to 200.4 (in the denominator) is calculated. The numerator can be 0, the denominator cannot. This distance is compared with a predetermined upper limit Δ_10 = 0.9 mm. If this distance is less than or equal to Δ_10, the test gives a positive result. Otherwise it is automatically decided that 100.1 and 101.2 cannot be connected by an adhesive connection.
Die fünfte Prüfung wird durch Fig. 11 illustriert. Zwei Normalen 210.1 auf das Flächenelement 100.1 und 210.2 auf das Flächenelement 101.2 werden gebildet. Die beiden Fußpunkte der Normalen sind beliebig wählbar. Zwei Normalenvektoren gleicher Länge auf diesen beiden Normalen werden erzeugt. Diese beiden Normalenvektoren sind in Fig. 11 nicht gezeigt. Der Summenvektor 250.1 dieser beider Normalenvektoren wird erzeugt. Er beginnt im Fußpunkt 230.10 der Normalen 210.1. In diesem Beispiel wird zuerst eine Gerade 210.8 erzeugt, die durch den Knotenpunkt 200.4 des einen Flächenelements 100.1 verläuft und die Richtung des Summenvektors 250.1 hat. Diese Gerade 210.8 schneidet die Fläche F.6 im Punkt 200.13. In
gleicher Weise wird eine Gerade 210.9 in Richtung von 250.1 erzeugt, die durch den Knotenpunkt 200.1 geht. Diese Gerade 210.9 schneidet F.6 in 200.12. Das gleiche wird für die beiden anderen Knotenpunkte von 100.1 durchgeführt. Dadurch wird ein Viereck mit den Ecken 200.12, 200.13, 200.14 und 200.15 erzeugt. Geprüft wird, ob dieses Viereck einen Überlappungsbereich mit dem Flächenelement 101.2 hat oder nicht. Falls ein Überlappungsbereich vorhanden ist, steht fest, daß die fünfte Prüfung ein positives Ergebnis liefert. Im Beispiel der Fig. 11 ist ein Überlappungsbereich vorhanden.The fifth test is illustrated by FIG. 11. Two normals 210.1 on the surface element 100.1 and 210.2 on the surface element 101.2 are formed. The two base points of the normals can be selected as desired. Two normal vectors of the same length are generated on these two standards. These two normal vectors are not shown in FIG. 11. The sum vector 250.1 of these two normal vectors is generated. It begins at base 230.10 of normal 210.1. In this example, a straight line 210.8 is first generated, which runs through the node 200.4 of the one surface element 100.1 and has the direction of the sum vector 250.1. This line 210.8 intersects the surface F.6 at point 200.13. In In the same way, a straight line 210.9 is generated in the direction of 250.1, which goes through the node 200.1. F.6 intersects this straight line 210.9 in 200.12. The same is done for the other two nodes of 100.1. This creates a square with corners 200.12, 200.13, 200.14 and 200.15. It is checked whether this square has an overlap area with the surface element 101.2 or not. If there is an overlap area, it is clear that the fifth test gives a positive result. In the example of FIG. 11 there is an overlap area.
Vorzugsweise werden folgende Prüfungen für ein ermitteltes E- lemente-Paar durchgeführt: die Abwandlung der ersten Prüfung (Abstand der Mittelpunkte) , wenn diese ein positives Ergebnis erbrachten, die dritte Prüfung, wenn diese ein positives Ergebnis erbrachte, die Abwandlung der vierten Prüfung,The following tests are preferably carried out for a determined element pair: the modification of the first test (distance between the center points) if these produced a positive result, the third test if this produced a positive result, the modification of the fourth test,
- wenn diese ein positives Ergebnis erbrachte, die fünfte Prüfung, wenn auch diese ein positives Ergebnis erbrachte, wird entschieden, daß die beiden Flächenelemente des Elemente- Paars miteinander verbindbar sind.- If this gave a positive result, the fifth test, if it also gave a positive result, it is decided that the two surface elements of the element pair can be connected to one another.
Im Beispiel von Fig. 3 bis Fig. 11 werden folgende Entscheidungen gefällt:The following decisions are made in the example of FIGS. 3 to 11:
- 100.1 ist mit 101.2 verbindbar,- 100.1 can be connected to 101.2,
- 100.2 ist mit 101.3 verbindbar,- 100.2 can be connected to 101.3,
- 100.3 ist mit 101.4 verbindbar,- 100.3 can be connected to 101.4,
- 100.4 ist mit 101.1 verbindbar.- 100.4 can be connected to 101.1.
Fig. 12 illustriert, welche Bereiche der in Fig. 1 gezeigten Flächen miteinander verbindbar sind. Diese Bereiche werden durch das oben beschriebene Verfahren automatisch ermittelt . Ermittelt wird, welche Flächenelemente von F.l mit jeweils
einem Flächenelement von F.6 verbindbar sind. Die Menge dieser Flächenelemente von F.l liefert den mit F.6 verbindbaren Teilbereich von F.l. Die entsprechenden Schritte werden für F.6 durchgeführt. In Fig. 12 werden ein Teilbereich F.la der Fläche F.l und zwei Teilbereiche F.6a und F .6b der Fläche F.6 gezeigt. F.la besitzt die beiden Eckpunkte 201.15 und 201.16 sowie zwei weitere nicht gezeigte Eckpunkte. F.6a besitzt die vier Eckpunkte 201.11, 201.12, 201.13 und 201.14. Das erfindungsgemäße Verfahren liefert u. a. das Ergebnis, daß die beiden Teilbereiche F.la und F.6a miteinander verbindbar sind. Der Teilbereich F.6b ist nicht mit einem Teilbereich von F .1 verbindbar.FIG. 12 illustrates which areas of the areas shown in FIG. 1 can be connected to one another. These areas are automatically determined by the method described above. It is determined which surface elements of Fl with each a surface element of F.6 can be connected. The set of these surface elements of Fl provides the partial area of Fl that can be connected to F.6. The corresponding steps are carried out for F.6. FIG. 12 shows a partial area F.la of the area F1 and two partial areas F.6a and F .6b of the area F.6. F.la has the two corner points 201.15 and 201.16 and two other corner points, not shown. F.6a has the four corner points 201.11, 201.12, 201.13 and 201.14. The method according to the invention provides, inter alia, the result that the two partial areas F.la and F.6a can be connected to one another. The sub-area F.6b cannot be connected to a sub-area of F .1.
In Fig. 13 sind die beiden Teilbereiche F.la und F.6a der Flächen F.l und F.6 gezeigt, die miteinander verbindbar sind. Durch die rechnerverfügbare Konstruktion sind die Dicken aller Bleche des Systems vorgegeben. Deshalb sind auch die beiden Dicken d_l und d_3 derjenigen beiden Bleche vorgegeben, die durch die Flächen F.l und F.6 approximiert werden. Zwei Flächen F.lk und F.6k werden erzeugt. F.lk liegt in der Oberfläche desjenigen Blechs, das durch die Fläche F.l approximiert wird, und damit auch in der Begrenzungsfläche der verbindenden Klebeschicht. F.6k ist deckungsgleich zu F.6a, gehört aber zur Klebeschicht. F.lk und F.6k haben die gleichen Abmessungen und Orientierungen wie F.la bzw. F.6a. F.lk liegt parallel zu F.la, F.6k parallel zu F.6a. Der Abstand zwischen F.la und F.lk beträgt 0,5*d_l (also die halbe Dicke des Blechs. Fig. 13 zeigt die beiden Teilbereiche F.lk und F.6k, außerdem den Zwischenraum ZW zwischen diesen beiden Teilbereichen.13 shows the two partial areas F.la and F.6a of the areas F.l and F.6 which can be connected to one another. Due to the computer-available design, the thicknesses of all sheets in the system are specified. For this reason, the two thicknesses d_l and d_3 of those two sheets are given which are approximated by the areas F.l and F.6. Two areas F.lk and F.6k are created. F.lk lies in the surface of the sheet which is approximated by the area F.l, and thus also in the boundary surface of the connecting adhesive layer. F.6k is congruent with F.6a, but belongs to the adhesive layer. F.lk and F.6k have the same dimensions and orientations as F.la and F.6a. F.lk is parallel to F.la, F.6k parallel to F.6a. The distance between F.la and F.lk is 0.5 * d_l (thus half the thickness of the sheet. FIG. 13 shows the two partial areas F.lk and F.6k, and also the intermediate space ZW between these two partial areas.
Die beiden Flächen eines Flächen-Paars gehören in dieser Aus- führungsform stets zu zwei verschiedenen Körpern des Systems. Möglich ist aber auch, zwei Flächen desselben Körpers auf Verbindbarkeit zu untersuchen. Fig. 14 zeigt ein Beispiel für zwei verbindbare Flächen F.10 und F.11 desselben Körpers. Erfindungsgemäß wird ermittelt, daß eine Klebeverbindung erzeugt werden kann, die den Zwischenraum ausfüllt.
Im nächsten Schritt werden vorzugsweise die Zwischenräume zwischen den verbindbaren Teilbereichen automatisch vernetzt. Hierbei wird die Dicke des Blechs berücksichtigt, und nur Zwischenräume in Schichten zwischen Blechen werden vernetzt. Die Vernetzung eines Zwischenraums, welcher zwei Bleche des Systems verbindet, wird automatisch ausgeführt. Hierbei werden folgende Informationen aus der rechnerverfügbaren Konstruktion des Systems übernommen: die räumliche Lage der beiden approximierenden Flächen F.l und F .6 und die Dicken der beiden Bleche - in diesem Beispiel hat jedes Blech eine über die gesamte Ausdehnung gleichbleibende Dicke, die beiden Dicken können sich voneinander unterscheiden.In this embodiment, the two surfaces of a pair of surfaces always belong to two different bodies of the system. However, it is also possible to examine two surfaces of the same body for connectivity. 14 shows an example of two connectable surfaces F.10 and F.11 of the same body. According to the invention, it is determined that an adhesive connection can be produced which fills the intermediate space. In the next step, the spaces between the connectable sub-areas are preferably automatically networked. The thickness of the sheet is taken into account, and only spaces in layers between sheets are cross-linked. The meshing of a gap that connects two sheets of the system is carried out automatically. The following information is taken from the computer-available construction of the system: the spatial position of the two approximating surfaces Fl and F .6 and the thickness of the two sheets - in this example, each sheet has a constant thickness over the entire extent, the two thicknesses can vary differentiate from each other.
In diesem Beispiel beträgt die Dicke des Zwischenraums ZW 0,8 mm. Die Dicke und die räumliche Ausdehnung des Zwischenraums werden automatisch aus diesen geometrischen Informationen über die Bleche gewonnen. Möglich ist auch, statt dessen die Dicke des Zwischenraums und die räumliche Lage der beiden approximierenden Flächen vorzugeben.In this example, the thickness of the space ZW is 0.8 mm. The thickness and the spatial extent of the intermediate space are automatically obtained from this geometric information about the sheets. It is also possible to specify the thickness of the space and the spatial position of the two approximating surfaces instead.
Möglich ist, die Zwischenräume in Querrichtung in mehrere Volumenelemente zu zerlegen. Falls z. B. ein Zwischenraum 0,8 mm dick ist und vorgegeben ist, daß ein Zwischenraum in Querrichtung in zwei Volumenelemente zerlegt werden soll, so werden Volumenelemente erzeugt, die in Querrichtung des Zwischenraums, also senkrecht zu den Begrenzungsflächen der Schicht, eine Kantenlänge von je 0,4 mm haben. Die Vernetzung der Zwischenräume wird durch wenige und anschauliche Parameter gesteuert. Diese Parameter lassen sich so auswählen, daß die Vernetzung für die jeweilige Aufgabenstellung die besten Ergebnisse liefert . Vorzugsweise sind die Volumenelemente Quader, aber auch Hexader oder andere Formen von Volumenelementen sind möglich.It is possible to divide the spaces in the transverse direction into several volume elements. If e.g. B. an intermediate space is 0.8 mm thick and it is specified that an intermediate space is to be broken down into two volume elements in the transverse direction, so volume elements are generated which have an edge length of 0 in the transverse direction of the intermediate space, i.e. perpendicular to the boundary surfaces of the layer , 4 mm. The networking of the gaps is controlled by a few, clear parameters. These parameters can be selected so that networking provides the best results for the respective task. The volume elements are preferably cuboids, but hexadecimal or other shapes of volume elements are also possible.
Für die Vernetzung werden weiterhin folgende vorgegebene Parameter verwendet :
eine untere und/oder obere Schranke für die Kantenlänge eines Volumenelements in jeder Längsrichtung eines Zwischenraums, die Form der Volumenelemente und ein Vernetzungsverfahren, z. B. „paving" oder „free mes- hing" .The following specified parameters are still used for networking: a lower and / or upper bound for the edge length of a volume element in each longitudinal direction of a space, the shape of the volume elements and a crosslinking method, e.g. B. "paving" or "free messing".
Möglich ist auch, anstelle einer Kantenlänge in Längsrichtung die Anzahl der Volumenelemente, in die der Zwischenraum in Querrichtung zerlegt werden soll, vorzugeben.Instead of an edge length in the longitudinal direction, it is also possible to specify the number of volume elements into which the intermediate space is to be divided in the transverse direction.
Vorzugsweise haben alle Volumenelemente die Form von Quadern oder wenigstens von Hexaedern. In diesem Beispiel beträgt die Anzahl der Volumenelemente in Querrichtung 2. In Querrichtung sollen also jeweils zwei nebeneinanderliegende Volumenelemente erzeugt werden. Standardmäßig haben beide Volumenelemente dieselbe Kantenlänge in Querrichtung, so daß alle Kanten in Querrichtung 0,8 mm : 2 = 0,4 mm lang sind. Weiterhin wird in diesem Beispiel eine Kantenlänge in Längsrichtung von 5 mm in ebenen Bereichen des Zwischenraums und 4 mm in gekrümmten Bereichen vorgegeben.All volume elements preferably have the shape of cuboids or at least hexahedra. In this example, the number of volume elements in the transverse direction is 2. In the transverse direction, two volume elements lying next to each other are to be generated. By default, both volume elements have the same edge length in the transverse direction, so that all edges in the transverse direction are 0.8 mm: 2 = 0.4 mm long. Furthermore, in this example, an edge length in the longitudinal direction of 5 mm in flat areas of the space and 4 mm in curved areas is specified.
Alternativ hierzu wird nicht die Kantenlänge in Längsrichtung vorgegeben, sondern eine untere und/oder obere Schranke für das Verhältnis von längster zu kürzester Kante eines Volumenelements. Beispielsweise wird ein Verhältnis von 10 in gekrümmten und 12,5 in ebenen Bereichen eines Zwischenraums vorgegeben. Wie gerade dargelegt, beträgt die kürzeste Kantenlänge 0,4 mm. Daraus wird automatisch als Länge der übrigen Kanten eines Volumenelements 0,4 mm * 12,5 = 5 mm in gekrümmten und 0,4 mm * 10 = 4 mm in ebenen Bereichen der Schicht hergeleitet.As an alternative to this, it is not the edge length in the longitudinal direction that is specified, but a lower and / or an upper limit for the ratio of the longest to the shortest edge of a volume element. For example, a ratio of 10 in curved and 12.5 in flat areas of a space is specified. As just explained, the shortest edge length is 0.4 mm. From this, the length of the remaining edges of a volume element is automatically derived from 0.4 mm * 12.5 = 5 mm in curved and 0.4 mm * 10 = 4 mm in flat areas of the layer.
Nachdem die Vernetzung der Konstruktion abgeschlossen ist, werden die physikalischen Zusammenhänge und Randbedingungen ergänzt. Dieser Schritt wird beispielsweise mit „MEDINA/PostProcessing" vorgenommen.
Ein Beispiel für einen solchen Zusammenhang beschreibt die Spannung in einem Finiten Element abhängig von der Verschiebung seiner Knotenpunkte . Abhängig von der Verschiebung der Knotenpunkte wird ein Dehnungstensor ε des Finiten Elements bestimmt. Vorgegeben ist eine Steifigkeits-Matrix („complian- ce matrix") D. Zwischen dem Spannungstensor σ des Finiten E- lements und dem Dehnungstensor ε besteht der Zusammenhang σ = D * ε.After the networking of the construction is complete, the physical relationships and boundary conditions are added. This step is carried out, for example, with "MEDINA / PostProcessing". An example of such a relationship describes the stress in a finite element depending on the displacement of its nodes. Depending on the displacement of the nodes, an elongation tensor ε of the finite element is determined. A stiffness matrix (“compliance matrix”) D is specified. Between the stress tensor σ of the finite element and the strain tensor ε there is a relationship σ = D * ε.
Möglich ist, daß die Verformungen aus einer Temperaturveränderung ΔT resultieren. Sei α der Ausdehnungs-Koeffizient des für die Fertigung des jeweiligen Körpers verwendeten Werkstoffs . Dann besteht der Zusammenhang σ = D * (ε - α*ΔT) .It is possible that the deformations result from a temperature change ΔT. Let α be the expansion coefficient of the material used for the production of the respective body. Then there is the relationship σ = D * (ε - α * ΔT).
Weiterhin wird der Zusammenhang zwischen einwirkender Kraft F und Verformung U bestimmt. Aus Eigenschaften der Werkstoffe, die für die Herstellung des jeweiligen Körpers verwendet werden, z. B. Elastizitäts-Modul und Poisson-Zahl , und aus der Geometrie des Körpers wird eine Steifigkeits-Matrix K des Körpers hergeleitet. Zwischen der Verformung und der einwirkenden Kraft besteht der Zusammenhang U = K * F. Möglich ist, daß einige Komponenten von U bekannt sind, z. B. gleich Null sein müssen, und einige Komponenten von F bekannt und andere unbekannt sind.Furthermore, the relationship between the acting force F and the deformation U is determined. From properties of the materials used for the manufacture of the respective body, e.g. B. modulus of elasticity and Poisson number, and a stiffness matrix K of the body is derived from the geometry of the body. The relationship U = K * F exists between the deformation and the acting force. It is possible that some components of U are known, e.g. B. must be zero, and some components of F are known and others are unknown.
Nach Ermittlung der verbindbaren Teilbereiche und der Zwischenräume zwischen diesen werden vorzugsweise die Zwischenräume vernetzt. Die Vernetzung wird aber nicht notwendigerweise ausgeführt. Möglich ist z. B. auch, daß statt dessen die Zwischenräume in der Konstruktion hervorgehoben gekennzeichnet werden. Ein Bearbeiter kann entscheiden, ob tatsächlich genau diese Zwischenräume Bestandteil einer Klebeverbindung werden sollen oder mit Dichtungsmaterial ausgefüllt werden sollen, und kann bei Bedarf weitere verbindbare Teilbereiche ergänzen oder als verbindbar erkannte Teilbereiche als nicht verbindbar markieren.After determining the connectable subareas and the gaps between them, the gaps are preferably networked. The networking is not necessarily carried out. It is possible, for. B. also that instead the spaces in the construction are highlighted. A processor can decide whether exactly these gaps should actually become part of an adhesive connection or should be filled with sealing material, and can, if necessary, add further connectable sub-areas or mark sub-areas identified as connectable as non-connectable.
Weiterhin ist möglich, daß automatisch das Gesamt-Volumen der Zwischenräume ermittelt wird und daraus abgeleitet wird, wie
viel Material, z. B. Klebstoff oder Dichtungsmaterial, in diese Zwischenräume insgesamt eingefüllt werden muß. Falls ein Blech durch eine Fläche approximiert wird, so wird die Dicke dieses Blechs berücksichtigt, damit nur das Volumen des Zwischenraums zwischen diesem Blech berücksichtigt wird, nicht aber das Volumen des Blechs selber.It is also possible that the total volume of the gaps is automatically determined and derived from how a lot of material, e.g. B. adhesive or sealing material, must be filled in these spaces overall. If a sheet is approximated by a surface, the thickness of this sheet is taken into account so that only the volume of the space between this sheet is taken into account, but not the volume of the sheet itself.
Nachdem die Vernetzung der Begrenzungsfläche F.6 des Körpers K.l, der Mittelfläche F.l des Blechs und der verbindenden der KlebeVerbindung Kl abgeschlossen sind und das GleichungsSystem erzeugt worden ist, wird das Gleichungssystem mit einem kommerziellen Software-Werkzeug für die Finite-Elemente- Methode (FEM-Werkzeug) gelöst.After the meshing of the boundary surface F.6 of the body Kl, the central surface Fl of the sheet and the connecting adhesive connection Kl has been completed and the system of equations has been generated, the system of equations is created using a commercial software tool for the finite element method (FEM -Tool) solved.
Der Fachmann kennt verschiedene FEM-Werkzeuge, z. B.The expert knows various FEM tools, e.g. B.
- MSC.NASTRAN und MSC.PATRAN, beide beschrieben unter http : //www. mscsoftware . com/products/ , abgefragt am 5. 2. 2003,- MSC.NASTRAN and MSC.PATRAN, both described at http: // www. mscsoftware. com / products /, queried on February 5, 2003,
- ABAQUS, beschrieben unter http: //www.hks. com/products/products overview.html, abgefragt am 5. 2. 2003,- ABAQUS, described at http: //www.hks. com / products / products overview.html, queried on February 5, 2003,
- PAMCRASH für Finite-Elemente-Simulationen von Kollisionen, beschrieben unter http://www.esi- group.com/products/crash/index.php, abgefragt am 5. 2. 2003.- PAMCRASH for finite element simulations of collisions, described at http: //www.esi- group.com/products/crash/index.php, queried on February 5, 2003.
Die Lösung liefert für jeden Knotenpunkt der Konstruktion den Wert, den die physikalische Größe in diesem Knotenpunkt annimmt. Durch Einsetzen in die Funktion werden die Werte der physikalischen Größe in den ermittelten nächstliegenden Punkten berechnet. Die Lösung wird ausgewertet, um die Konstruktion des Systems zu analysieren.
For each node of the construction, the solution delivers the value that the physical size assumes in this node. By inserting the function, the values of the physical quantity are calculated in the closest points determined. The solution is evaluated to analyze the construction of the system.
Claims
Patentansprüche claims
Verfahren zum automatischen Erkennen von verbindbaren Flächen in einem technischen System, wobei das System mehrere Körper umfaßt, eine Fügetechnologie vorgegeben ist, durch deren Anwendung eine Schicht zwischen jeweils zwei Körpern des Systems erzeugbar ist, eine rechnerverfügbare Konstruktion des Systems gegeben ist, die für jeden Körper des Systems mindestens eine zum Körper gehörende Fläche (F.l, F.2, F.6, F.7) umfaßt, mit den SchrittenMethod for the automatic detection of connectable surfaces in a technical system, the system comprising several bodies, a joining technology being specified by the use of which a layer can be produced between every two bodies of the system, a computer-available construction of the system which is given for each body of the system comprises at least one surface belonging to the body (Fl, F.2, F.6, F.7), with the steps
- Erzeugung von Finiten Elementen (100.1, 100.2, 101.1, 101.2, ...) für die Flächen, für jedes Flächen-Paar, das aus zwei verschiedenen Flächen (F.l, F.6) der Konstruktion besteht, Auswählen aller Elemente-Paare, die aus jeweils einem Finiten Element der einen und einem Finiten Element der anderen Fläche des Flächen-Paars bestehen, deren Abstand voneinander kleiner oder gleich einer vorgegebenen oberen Schranke ist,
- und für jedes ausgewählte Elemente-Paar Entscheiden, ob die beiden Finiten Elemente des Elemente-Paars durch die Fügetechnologie verbindbar sind,- generation of finite elements (100.1, 100.2, 101.1, 101.2, ...) for the surfaces, for each surface pair consisting of two different surfaces (Fl, F.6) of the construction, selection of all element pairs, which each consist of a finite element of one surface and a finite element of the other surface of the surface pair, the distance from one another of which is less than or equal to a predetermined upper limit, - and for each selected element pair decide whether the two finite elements of the element pair can be connected by the joining technology,
- wobei für das Fällen der Entscheidung ein rechnerauswertbares Entscheidungs-Kriterium angewendet wird, das die Abstände, Positionen und/oder Orientierungen der beiden Finiten Elemente mit vorgegebenen Schranken vergleicht .- A decision-evaluable decision criterion is used for the decision making, which compares the distances, positions and / or orientations of the two finite elements with given limits.
Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß beim Auswählen der Elemente-Paare eines Flächen-PaarsA method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that when selecting the element pairs of a surface pair
- alle Knotenpunkte (200.1, 200.2, ...) der Finiten Elemente (100.1, 100.2, 101.1, 101.2, ...) der beiden Flächen (F.l, F.6) ermittelt werden, alle Knoten-Paare, die aus je einem Knotenpunkt der einen Fläche und einem Knotenpunkt der anderen Fläche bestehen, ermittelt werden, für jedes Knoten-Paar der Abstand zwischen den beiden Knotenpunkten des Knoten-Paars berechnet wird, diejenigen Knoten-Paare ausgewählt werden, deren Knotenpunkte einen Abstand haben, der kleiner oder gleich der Schranke ist, und jedes Elemente-Paar ermittelt wird, dessen eines Finite Element den einen Knotenpunkt eines ausgewählten Knoten-Paars als einen Knotenpunkt und dessen anderes Finite Element den anderen Knotenpunkt desselben Knoten-Paars als einen Knotenpunkt besitzt, und- all nodes (200.1, 200.2, ...) of the finite elements (100.1, 100.2, 101.1, 101.2, ...) of the two surfaces (Fl, F.6) are determined, all node pairs, each consisting of one Node of one surface and a node of the other surface are determined, for each node pair the distance between the two nodes of the pair of nodes is calculated, those node pairs are selected whose nodes have a distance that is less than or equal to is the barrier, and each element pair is determined, one finite element of which has one node of a selected node pair as a node and the other finite element of which has the other node of the same node pair as a node, and
- ermittelte Elemente-Paare als ausgewählte Elemente- Paare verwendet werden.- Determined element pairs can be used as selected element pairs.
Verfahren nach Anspruch 2 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jedes ermittelte Elemente-Paar dann vorausgewählt wird, wenn jeder Knotenpunkt (200.1, 200.2, ...) des einen Finiten Elements (100.1, 100.2, ...) des Elemente-Paars von mindestens einem Knotenpunkt (201.1, 201.2, ...) des anderen Finiten Elements (101.1, 101.2, ...) einen Abstand hat, der kleiner oder gleich einer vorgegebene oberen Schranke ist, jedes vorausgewählte Elemente-Paar dann ausgewählt wird, wenn der Abstand zwischen den beiden Finiten E- lementen des Elemente-Paars kleiner oder gleich der o- beren Schranke ist, und für jedes nicht vorausgewählte Elemente-Paar entschieden wird, daß die beiden Finiten Elemente des E- lemente-Paars nicht verbindbar sind.Method according to claim 2, characterized in that each determined element pair is preselected when each node (200.1, 200.2, ...) of the one finite element (100.1, 100.2, ...) of the element pair of at least one node (201.1, 201.2, ...) of the other finite element (101.1, 101.2, ...) has a distance that is less than or equal to a predetermined upper limit, each preselected element pair is selected when the distance between the two finite elements of the element pair is less than or equal to the upper bound, and for each unselected element pair it is decided that the two finite elements of the element pair cannot be connected.
Verfahren nach Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , jedes ermittelte Elemente-Paar dann vorausgewählt wird, wenn jeder Knotenpunkt (200.1, 200.2, ...) des einen Finiten Elements (100.1, 100.2, ...) des Elemente-Paars von allen Knotenpunkten (201.1, 201.2, ...) des anderen Finiten Elements (101.1, 101.2, ...) einen Abstand hat, der kleiner oder gleich einer vorgegebene oberen Schranke ist, jedes vorausgewählte Elemente-Paar dann ausgewählt wird, wenn der Abstand zwischen den beiden Finiten E- lementen des Elemente-Paars kleiner oder gleich der o- beren Schranke ist,Method according to Claim 2, characterized in that each determined element pair is preselected when each node (200.1, 200.2, ...) of the one finite element (100.1, 100.2, ...) of the element pair from all nodes (201.1 , 201.2, ...) of the other finite element (101.1, 101.2, ...) has a distance which is less than or equal to a predetermined upper limit, each preselected element pair is selected when the distance between the two finites Elements of the element pair is less than or equal to the upper bound,
- und für jedes nicht vorausgewählte Elemente-Paar entschieden wird, daß die beiden Finiten Elemente des E- lemente-Paars nicht verbindbar sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß beim Auswählen der Elemente-Paare- and it is decided for each unselected element pair that the two finite elements of the element pair cannot be connected. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that when selecting the element pairs
- dann, wenn der Abstand zwischen den beiden Finiten E- lementen eines Elemente-Paars größer einer vorgegebenen Schranke ist, das Elemente-Paar nicht ausgewählt wird.If the distance between the two finite elements of a pair of elements is greater than a predetermined limit, the pair of elements is not selected.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß beim Vergleich des Abstandes zweier Finiten Elemente eines Elemente-Paars mit einer vorgegebenen oberen und/oder unteren Schranke mindestens einer der folgenden Abläufe durchgeführt wird:Method according to one of claims 1 to 5, so that when comparing the distance between two finite elements of a pair of elements with a predetermined upper and / or lower bound at least one of the following processes is carried out:
- Bestimmen des Schnittpunktes (240.1) der beiden Diagonalen des einen Finiten Elements (101.2), Bestimmen des Schnittpunktes (240.2) der beiden Diagonalen des anderen Finiten Elements (100.1), Bestimmen des Abstandes zwischen den beiden Schnittpunkten,Determining the intersection (240.1) of the two diagonals of one finite element (101.2), determining the intersection (240.2) of the two diagonals of the other finite element (100.1), determining the distance between the two intersections,
Erzeugen einer Normalen (210.1. 210.2, ...) auf dem einen Finiten Element des Elemente-Paars, Ermitteln des Fußpunktes (230.23) der Normalen in dem Finiten E- lement, Ermitteln des Schnittpunktes (230.1, 230.2, ...) der Normalen mit dem anderen Finiten Element, Vergleichen des Abstandes zwischen Fußpunkt und Schnittpunkt mit einer vorgegebenen oberen und/oder unteren Schranke,Generate a normal (210.1. 210.2, ...) on the one finite element of the element pair, determine the base point (230.23) of the normal in the finite element, determine the intersection (230.1, 230.2, ...) of the Normals with the other finite element, comparing the distance between the base point and the intersection with a predetermined upper and / or lower bound,
Erzeugen einer Normalen (210.1) auf dem einen Finiten Element (100.1) und einer Normalen (210.2) auf dem anderen Finiten Element (101.1) des Elemente-Paars, Ermitteln des Summenvektors (250.1) der beiden Normalen, Ermitteln des Schnittpunktes einer Geraden in Richtung
des Summenvektors mit dem anderen Finiten Element, Berechnen des Abstandes zwischen Schnittpunkt der Gerade mit dem einen und Schnittpunkt der Gerade mit dem anderen Finiten Element, Vergleichen des Abstandes mit einer vorgegebenen oberen und/oder unteren Schranke, für jeden Knotenpunkt (200.4) des einen Finiten Elements (100.1) des Paars Erzeugen einer Normalen (210.5) durch den Knotenpunkt (200.4) auf dem Finiten Element, Ermitteln des Schnittpunktes (230.4) der Normalen (210.5) mit dem anderen Finiten Element (101.2), Vergleichen des Abstandes zwischen Knotenpunkt (200.4) und Schnittpunkt (230.4) mit einer vorgegebenen oberen und/oder unteren Schranke .Generate a normal (210.1) on one finite element (100.1) and a normal (210.2) on the other finite element (101.1) of the element pair, determine the sum vector (250.1) of the two normals, determine the intersection of a straight line in the direction the sum vector with the other finite element, calculating the distance between the intersection of the straight line with the one and the intersection of the straight line with the other finite element, comparing the distance with a predetermined upper and / or lower bound, for each node (200.4) of the one finite element Elements (100.1) of the pair generating a normal (210.5) through the node (200.4) on the finite element, determining the intersection (230.4) of the normal (210.5) with the other finite element (101.2), comparing the distance between the node (200.4 ) and intersection (230.4) with a given upper and / or lower bound.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß beim Fällen der Entscheidung für ein ausgewähltes E- lemente-Paar mindestens eine der folgenden Prüfungen durchgeführt wird:Method according to one of claims 5 to 6, so that at least one of the following tests is carried out when deciding on a selected element pair:
Prüfen, ob die Finiten Elemente des Elemente-Paars zu Flächen verschiedener Körper gehört,Check whether the finite elements of the element pair belong to surfaces of different bodies,
- Ermitteln des Winkels (220.1, 220.2) zwischen den beiden Finiten Elementen des Elemente-Paars und Vergleichen des Winkels mit einer vorgegebenen oberen Schranke,Determining the angle (220.1, 220.2) between the two finite elements of the element pair and comparing the angle with a predetermined upper bound,
Projizieren des einen Finiten Elements (100.1) des E- lemente-Paars entlang eines Projektionsvektors (250.1) und Prüfen, ob das projizierte Finite Element mit dem anderen Finiten Element (101.1, 101.2) überlappt oder nicht,Projecting the one finite element (100.1) of the element pair along a projection vector (250.1) and checking whether the projected finite element overlaps with the other finite element (101.1, 101.2) or not,
- Ermitteln der Mittelpunkte (240.1, 240.2, ...) der beiden Finiten Elemente des Elemente-Paars, Projizieren des einen Finiten Elements entlang eines Projekti- onsvektors (250.1), Ermitteln des Abstands zwischen
dem Mittelpunkt des projizierten Finiten Elements und dem Mittelpunkt des anderen Finiten Elements, Vergleichen des Abstandes mit einer vorgegebenen oberen Schranke,- Determining the center points (240.1, 240.2, ...) of the two finite elements of the pair of elements, projecting the one finite element along a projection vector (250.1), determining the distance between the center of the projected finite element and the center of the other finite element, comparing the distance with a predetermined upper bound,
Ermitteln der Mittelpunkte (240.1, 240.2, ...) der beiden Finiten Elemente des Elemente-Paars, Projizie- ren des einen Finiten Elements (100.1) entlang eines Projektionsvektors (250.1), Ermitteln des Abstands zwischen dem Mittelpunkt des projizierten Finiten Elements und dem Mittelpunkt des anderen Finiten Elements (101.2), Ermitteln der Länge der längsten Kante der beiden Finiten Elemente des Paars, Vergleichen des Quotienten aus Abstand und längster Kantenlänge mit einer vorgegebenen oberen Schranke .Determining the center points (240.1, 240.2, ...) of the two finite elements of the pair of elements, projecting one finite element (100.1) along a projection vector (250.1), determining the distance between the center of the projected finite element and the Center of the other finite element (101.2), determine the length of the longest edge of the two finite elements of the pair, compare the quotient of the distance and the longest edge length with a predetermined upper bound.
8. Verfahren nach Anspruch 7 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß8. The method according to claim 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that
- der Projektionsvektor (250.1) als Summenvektor aus einer Normalen (210.1) auf dem einen Finiten Element- The projection vector (250.1) as a sum vector from a normal (210.1) on one finite element
(100.1) und einer Normalen (210.2) gleicher Länge auf dem anderen Finiten Element (101.1)(100.1) and a normal (210.2) of the same length on the other finite element (101.1)
- und der Winkel (220.1, 220.2) zwischen den beiden Finiten Elementen als Winkel zwischen einer Normalen- And the angle (220.1, 220.2) between the two finite elements as an angle between a normal
(210.4, 210.3) auf dem einen Finiten Element (100.1) und einer Normalen (210.5, 210.2) auf dem anderen Finiten Element (101.2) erzeugt wird.(210.4, 210.3) on one finite element (100.1) and a normal (210.5, 210.2) on the other finite element (101.2).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die vorgegebenen Schranken von mindestens einem der folgenden Parameter abhängen:
einem technologischen Parameter der vorgegebenen Fügetechnologie, der Beschaffenheit einer Oberfläche eines Körpers, einem technologischen Parameter eines für die Herstellung eines Körpers vorgesehenen Werkstoff,9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the predetermined limits depend on at least one of the following parameters: a technological parameter of the specified joining technology, the quality of a surface of a body, a technological parameter of a material intended for the production of a body,
- einer für alle Körper des Systems gültigen Vorgabe.- a requirement that applies to all bodies in the system.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die vorgegebene Fügetechnologie eine der folgenden Verfahren umfaßt :10. The method according to any one of claims 1 to 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the predetermined joining technology comprises one of the following methods:
- strukturelles Kleben,- structural gluing,
- Montagekleben,- assembly glue,
- Falz-Kleben,- fold gluing,
- Kleben mit Bördelung, Punktschweißen,- gluing with flanging, spot welding,
- Nahtschweißen,- seam welding,
- Einfügen einer abdichtenden Schicht,Inserting a sealing layer,
- Einfügen einer isolierenden Schicht,- inserting an insulating layer,
- Einfügen einer abstandhaltenden Schicht.- Insert a spacing layer.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß verschiedene mögliche Fügetechnologien vorgegeben sind, für jede möglich Fügetechnologie ein Entscheidungs-Kriterium vorgegeben ist, das die Positionen und/oder Orientierungen von zwei Finiten E-
lemente mit von der Fügetechnologie abhängigen vorgegebenen Schranken vergleicht,11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that different possible joining technologies are specified, for each possible joining technology a decision criterion is specified, which the positions and / or orientations of two finite E- compares elements with specified barriers depending on the joining technology,
- und eine Bewertung der Fügetechnologie vorgegeben sind, für jede Fügetechnologie diejenigen Paare von Finiten E- lementen ermittelt werden, die durch die Fügetechnologie verbindbar sind, wobei bei der Ermittlung das für diese Fügetechnologie vorgegebene Entscheidungs-Kriterium auf die Finiten Elemente des Paars angewendet wird, eine Bewertung der Fügetechnologie bezüglich des Systems durch Anwendung einer Bewertungsfunktion, die aus der vorgegebenen Bewertung der Fügetechnologie und den mit der Fügetechnologie verbindbaren Elemente-Paaren berechnet, ermittelt wird, diejenige Fügetechnologie ausgewählt wird, für die bezüglich des Systems die höchste Bewertung ermittelt wurde, und die weiteren Finite Elemente in den Zwischenräumen erzeugt werden, die durch diejenigen Elemente-Paare, die mit der ausgewählten Fügetechnologie verbindbar sind, begrenzt werden.and an evaluation of the joining technology is specified, those pairs of finite elements are determined for each joining technology that can be connected by the joining technology, the decision criterion specified for this joining technology being applied to the finite elements of the pair during the determination, an evaluation of the joining technology with respect to the system is determined using an evaluation function which is calculated from the predefined evaluation of the joining technology and the pairs of elements which can be connected to the joining technology, the joining technology is selected for which the highest rating was determined with regard to the system, and the further finite elements are generated in the spaces, which are limited by those element pairs that can be connected with the selected joining technology.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in den Zwischenräumen (ZW) , die durch die als verbindbar erkannten Finiten Elemente begrenzt werden, automatisch weitere Finite Elemente erzeugt werden.12. The method according to any one of claims 1 to 11, so that further finite elements are automatically generated in the spaces (ZW) which are delimited by the finite elements identified as being connectable.
13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
die weiteren Finiten Elemente in den Zwischenräumen (ZW) Volumenelemente sind, die Volumenelemente dergestalt erzeugt werden, daß alle Zwischenräume (ZW) vollständig durch Volumenelemente vernetzt werden und die Vernetzung unter Verwendung von geometrischen Informationen über die Zwischenräume und Vorgaben für die Vernetzung erzeugt wird.13. The method according to claim 12, characterized in that the other finite elements in the spaces (ZW) are volume elements, the volume elements are generated in such a way that all spaces (ZW) are completely meshed by volume elements and the meshing is generated using geometric information about the spaces and specifications for the meshing.
14. Verfahren nach Anspruch 12 , d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens ein weiteres Finite Element in einem Zwischenraum (ZW) ein Flächenelement ist, das senkrecht auf einer angrenzenden Fläche der Konstruktion steht.14. The method according to claim 12, so that at least one further finite element in an intermediate space (ZW) is a surface element that is perpendicular to an adjacent surface of the construction.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß15. The method according to any one of claims 12 to 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that
- gemäß der Finite-Elemente-Methode ein Gleichungssystem aufgestellt wird, in dem als Unbekannte die Werte auftreten, die eine räumlich veränderliche physikalische Größe in den Knotenpunkten der erzeugten Finiten Elemente annimmt,a system of equations is set up according to the finite element method, in which the values appear as unknowns, which assume a spatially variable physical size in the nodes of the generated finite elements,
- und die Werte der Größe in den Knotenpunkten durch numerisches Lösen des Gleichungssystems ermittelt werden.- and the values of the size in the nodes are determined by numerically solving the system of equations.
16. Verfahren nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
daß für eine Menge von Knotenpunkten weiterer Finiter E- lemente in den Zwischenräumen (ZW) jeweils eine nächstliegende Fläche der Konstruktion, ein nächstliegendes Finites Element dieser Fläche und ein nächstliegender Punkt auf diesem Finiten Element ermittelt werden und Gleichungen für physikalische Zusammenhänge zwischen den Werten, welche die physikalische Größe in der Menge von Knotenpunkten annimmt,16. The method according to claim 15, characterized in that for a set of nodes of further finite elements in the interstices (ZW) a closest surface of the construction, a closest finite element of this surface and a closest point on this finite element are determined and equations for physical relationships between the values, which takes the physical size in the set of nodes,
- und den Werten, welche die physikalische Größe in den für die Menge ermittelten nächstliegenden Punkten der Flächen erzeugt und beim Aufstellen des GleichungsSystems verwendet wird.- and the values which the physical quantity generates in the closest points of the surfaces determined for the set and which are used when setting up the equation system.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für mindestens einen Knotenpunkt der Menge eine Funktion für einen physikalischen Zusammenhang zwischen dem Wert, den die physikalische Größe im nächstliegenden Punkt annimmt, und den Werten, den diese Größe in den Knotenpunkten des nächstliegenden Finiten Elements annimmt, erzeugt wird17. The method according to claim 15 or claim 16, characterized in that for at least one node of the set a function for a physical relationship between the value that the physical quantity takes on the closest point and the values that this size in the nodes of the closest Finite element assumes is generated
- und beim Aufstellen des Gleichungssystems der Wert der physikalischen Größe im ermittelten Punkt durch Einsetzen der Funktion eliminiert wird.- And when setting up the system of equations, the value of the physical quantity in the determined point is eliminated by using the function.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Gesamt-Volumen in den Zwischenräumen (ZW) zwischen allen verbindbaren Elemente-Paaren ermittelt wird.
18. The method according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the total volume in the spaces (ZW) between all connectable element pairs is determined.
19. Computerprogramm-Produkt , das direkt in den internen Speicher eines Computers geladen werden kann und Softwareabschnitte umfaßt, mit denen ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18 ausgeführt werden kann, wenn das Produkt auf einem Computer läuft .19. Computer program product which can be loaded directly into the internal memory of a computer and comprises software sections with which a method according to one of claims 1 to 18 can be carried out when the product is running on a computer.
20. Computerprogramm-Produkt, das auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist und das von einem Computer lesbare Programm-Mittel aufweist, die den Computer veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18 auszuführen.
20. Computer program product which is stored on a computer-readable medium and which has computer-readable program means which cause the computer to carry out a method according to one of claims 1 to 18.
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