Systematische Untersuchung der Anwendbarkeit der Finite-Elemente-Analyse zur Abbildung des Wälzlagerwanderns mittels der statistischen Versuchsplanung
Felix Viebahn
Die zunehmende Modellkomplexität der in der Ingenieurspraxis zur Auslegung von Maschinenelementen verwendeten numerischen Ansätze hat zur Folge, dass der Einfluss der unterschiedlichen Eingabeparameter auf das Berechnungsergebnis oftmals nicht bekannt ist.
Im Rahmen dieser Arbeit wird ein durchgängiger Workflow zur Charakterisierung numerischer Rechenkerne erarbeitet und auf die Software SimWag2.2Z88 angewendet.
Diese CAE-Anwendung wird über eine Reihe von Eingabeparametern angesteuert und bestimmt mittels einer vollautomatischen Finite-Elemente-Analyse die Wandergrenze eines Wälzlagers.
Ziel der Untersuchungen ist dabei die Bestimmung des Einflusses ausgesuchter Konstruktionsparameter auf die Wandergrenze mit Methoden der statistischen Versuchsplanung.
Zur Variation der Eingabeparameter wird ein Algorithmus zur Erzeugung orthogonaler Latin-Hypercube-Designs nach Ye umgesetzt und mit einer Optimierung der zentrierten Diskrepanz des jeweiligen Versuchsplans nach Hickernell gekoppelt.
Die Auswertung der Ergebnisse basiert auf Metamodellen, die mittels eines Gauss’schen Prozesses erzeugt werden.
Über die entsprechenden Faktorsensitivitäten im Metamodell wird der Einfluss der jeweiligen Faktoren auf das Systemverhalten evaluiert.
Zur Visualisierung der Abhängigkeiten werden Randmodell- und Wechselwirkungsdiagramme eingesetzt.
Es wird gezeigt, dass eine Reihe aus der Praxis und der Forschung bekannter Effekte in SimWag2.2Z88 realistisch abgebildet werden können.
Der erarbeitete Workflow lässt sich zudem universell auf vergleichbare Rechenkerne anwenden und erlaubt somit die detaillierte Bestimmung von deren Systemverhalten.
