FVA-Workbench 11.0
Anmerkung
Release Notes in Bearbeitung. Inhalte können sich noch ändern oder ergänzt werden.
Features
Wichtig
Mit dem Release der FVA-Workbench 11.0 wird ein neuer Lizenzierungsmechanismus eingeführt. Für den Betrieb der Version 11.0 müssen bestehende Lizenzen daher neu ausgestellt werden.
Mit dem neuen Berechnungsmodul können sogenannte Rotating-Rainflow-Matrizen berücksichtigt und daraus Pseudo-Beanspruchungs-Zeitverläufe an lokalen Auswertepunkten synthetisiert werden. Im Gegensatz zur Verwendung dedizierter Lastfälle lassen sich auf diese Weise auch aus Schaltvorgängen resultierende Schwingspiele und die daraus entstehenden Beanspruchungen in der Schadensakkumulation berücksichtigen.
(1) Im Tab Berechnungen kann die Rotating-Rainflow-Berechnung als Zusatzberechnung zur flexiblen Lastkollektivberechnung aktiviert werden.
(2) Für die Berechnung ist die Eingabe einer Übergangsmatrix mit Übergangshäufigkeiten zwischen den einzelnen in der Rotating-Rainflow-Matrix enthaltenen Lastfällen erforderlich.
(3) Zur vereinfachten visuellen Überprüfung kann die Übergangsmatrix auch in der Ergebnis-Schnellansicht dargestellt werden. Dies ist insbesondere bei sehr großen Matrizen hilfreich.
(4) Die Rotating-Rainflow-Berechnung wird im Rahmen der Gesamtsystemberechnung durchgeführt. Die Ergebnisse werden in einem Modellstand gespeichert, der ausschließlich die Ergebnisse der Lastkollektivberechnung enthält. Für die Auswertung steht eine eigene Reportvorlage zur Verfügung.
Ausgabereport für die Rotating-Rainflow-Berechnung
Wälzschälen ist ein kontinuierliches Hochleistungsverfahren zur Herstellung von Innen- und Außenverzahnungen, dessen Kinematik auf einem Schraubradgetriebe basiert. Werkzeug und Werkstück sind um einen Achskreuzwinkel verkippt und wälzen miteinander ab. Hierfür wurden die Fertigungsverfahren zur Profilerzeugung von Stirnrädern um das Wälzschälen mit dem neuen Werkzeugtyp “Wälzschäler” erweitert. Auf Basis der durch Wälzschälen erzeugten Verzahnungsgeometrien können sowohl Flanken- und Fußnormtragfähigkeiten als auch eine 3D-Kontaktanalyse berechnet werden.
(1) Das Sollprofil einer wälzgeschälten Verzahnung wird durch die Vorgabe des Kopf- und Fußkreises sowie des Zahnfußausrundungsradius bestimmt.
(2) Das Istprofil ergibt sich aus der Herstellungskinematik des Wälzschälprozesses. Aus der Differenz zwischen Ist- und Sollgeometrie ergeben sich die Herstellabweichungen. Diese können in der lokalen Lastverteilungsberechnung berücksichtigt werden.
(3) Für die Bestimmung des Istprofils werden die Daten im neuen Werkzeugtyp Wälzschäler definiert.
(1) Die Hüllschnitte des Herstellprozesses sowie die daraus resultierende Istkontur werden dargestellt. Die Abweichungen auf der Evolvente und im Zahnfußbereich werden sowohl für die linke als auch für die rechte Flanke angezeigt.
(2) Darstellung der sich aus den Nutzervorgaben ergebenden Wälzschälerkontur.
Im Rahmen der Forschungsprojektreihe FVA 998 wurde in Zusammenarbeit mit dem MEGT der RPTU in der FVA-Workbench ein universelles Kontaktreibungsmodell implementiert. Damit steht dem Anwender in der FVA-Workbench nun ein hochwertiges, physikalisches, lokal aufgelöstes Kontaktreibungsmodell zur Verfügung, mit dem genauere Aussagen zur lastabhängigen Verlustleistungsberechnung von Wälzlagern getroffen werden können. Darüber hinaus erlaubt es einen tieferen Einblick in die Kontaktverhältnisse und mögliche Schadensmechanismen.
Dieses neue Modul ermöglicht die eingriffstellungsabhängige Analyse von Getriebesystemen mit Mehrfacheingriffen, wie Planetengetrieben. Es berechnet Last- und Verformungsverteilungen sequentiell für unterschiedliche Wälzstellungen unter Berücksichtigung der eingriffsabhängigen Verzahnungssteifigkeiten und bildet so reale Betriebszustände deutlich genauer ab.
Dargestellt werden unter anderem die Lastaufteilung in Planetengetrieben, die Drehwegfehler einzelner Stufen sowie der Gesamtdrehwegfehler von Antrieb zu Abtrieb. Eine erweiterte Schwingungsanalyse unterstützt die gezielte Identifizierung anregender Einflüsse. Dadurch wird eine präzisere Bewertung von Schwingungs- und Verformungsverhalten im Entwicklungsprozess ermöglicht.
(1) Drehwegfehler des Eingriffs Planet–Hohlrad mit Kreuzeinflüssen aus dem Gesamtsystem.
(2) Drehwegfehler des Eingriffs Planet–Hohlrad ohne Kreuzeinfluss.
Die FVA-Workbench wurde um eine generische Verlustkomponente erweitert. Diese kann auf Wellen eingefügt werden und ermöglicht die Vorgabe eines frei definierbaren Verlustmoments. Damit lassen sich beispielsweise die Verluste von Pumpen oder ähnlichen Bauteilen berücksichtigen.
Alternativ kann die Vorgabe auch über ein Kennfeld erfolgen. Dabei werden Drehzahl und Schmierstoffviskosität auf Verlustmomente abgebildet. Die Definition des Kennfelds erfolgt über das Scripting. Ein Beispielscript finden Sie in der Hilfe zum Attribut.
Neue Verlustleistungskomponente mit der Möglichkeit, zwischen einem festen Verlustmoment und einem Kennfeld umzuschalten.
Zusätzlich wurde die bestehende Komponente Koppelung um die Möglichkeit erweitert, Verlustmomente beziehungsweise Kennfelder vorzugeben. Auch für Dichtungen kann nun ein Verlustkennfeld definiert werden.
Auch für Koppelungen und Dichtungen können jetzt Verlustmomente vorgegeben werden.
Änderungen/Erweiterungen
Das Diagramm zur Anzeige der Modifikationsmatrix wurde erweitert. Die Werte der Matrix können jetzt so dargestellt werden, das die 0 dem kleinsten Modifikationswert auf der Flanke entspricht.
Links: 0 = unmodifizierte Flanke, Rechts (neu): 0 = kleinster Modifikationswert auf der Flanke
Das Diagramm zur Anzeige der lokalen Ergebnisse auf der 3D-Zahnflanke wurde überarbeitet. Der Maximalwert wird nun für jedes Ergebnis sowohl als Zahl direkt im Dropdown-Menü als auch als Pfeil auf der Flanke angezeigt. Zudem können im Reportkonfigurator das standardmäßig angezeigte Ergebnis sowie die Farbskalierung konfiguriert werden.
Fehlerbehebungen
Bei der Benutzervorgabe der Faktoren KHβ oder KFβ für die LRS-Tragfähigkeitsberechnung wurde fälschlicherweise eine Fehlermeldung ausgegeben, dass kein Wert vorhanden ist. Dieser Fehler wurde behoben.
Für den Wechsellastfaktor YM können nun auch Werte größer als 0,7 vorgegeben werden.
Es wurde ein Fehler bei der Darstellung der Hohlradkontur bei Benutzervorgabe der Verzahnungsgeometrie behoben. In bestimmten Fällen wurde im Eingriffsdiagramm ein zu großes Zahnspiel angezeigt, obwohl die Zahnspiele korrekt berechnet wurden.
Die lokale Grübchensicherheitsberechnung wird bei Verwendung eines Lastkollektivs nicht mehr durchgeführt, da die hierfür benötigte Faktoren aus der ISO-Berechnung für Nennlast nicht vorliegen. Eine entsprechende Fehlermeldung wurde ergänzt.
Neues Berechnungsziel
Das bisherige Berechnungsziel Geometrieauslegung nach ISO 23509 wurde in zwei Rechenziele aufgeteilt:
Geometrieauslegung nach ISO 23509 (Verzahnungsgeometrie) Für Fälle, in denen keine lokalen Berechnungen erforderlich sind oder schnelle Variantenuntersuchungen durchgeführt werden sollen, steht das neue Berechnungsziel „Geometrieauslegung nach ISO 23509 (Verzahnungsgeometrie)“ für Einzelstufen zur Verfügung. Damit kann die Dimensionierung von Kegel- und Hypoidradstufen durchgeführt werden. Anschließend sind sämtliche Tragfähigkeitsberechnungen nach Norm sowie nach Klassifizierungsgesellschaften möglich.
Geometrieauslegung nach ISO 23509 (mit Mikrogeometrie)
Das bisherige Berechnungsziel ist nun unter dem Namen „Geometrieauslegung nach ISO 23509 (mit Mikrogeometrie)“ verfügbar.
Neue KNplus Version
Es wurde der Rechenkern KNplus 5.2 integriert. Damit stehen verschiedene Bugfixes sowie funktionale Erweiterungen zur Verfügung.
Wesentliche Neuerungen und Änderungen
Bugfixes bei Berechnungen nach ISO 10300:2014 (Methode B2) sowie in der Lastkollektivberechnung
Korrekturen und Ergänzungen in der REXS-Ausgabe
Fresstragfähigkeitsberechnung (ISO/TS 10300-20:2021, FVA 519 I)
Variabler Einlauffaktor XE definierbar
Kalibrierungsfaktor C1 für die Reibungszahlberechnung einstellbar
Alternative Berechnung der Verzahnungsverlustleistung nach FVA 821 I (Methode B statt ISO Methode C)
Optionale Berücksichtigung der Treibrichtung bei der Eingriffsstrecke (abweichend zur Norm)
Klassifikationsgesellschaften (DNV 2003, DNV/GL 2015)
Erweiterte Reportausgaben (u. a. Ermüdung unter der Oberfläche, Zahnfußgeometrie, Biegehebelarm)
Neue Geometrieausgaben
Bei der Geometrieauslegung von Kegelrädern nach ISO 23509 und bei der Tragfähigkeitsberechnung nach ISO 10300 (2023) werden jetzt zusätzlich folgende Geometriegrößen berechnet:
Innere und äußere Kopfkegel- und Fußkegeldurchmesser
Innere und äußere Schrägungswinkel
Import von Kegelrad-Messdaten
Der Assistent zum Import von Kegelrad-Messdaten wurde überarbeitet.
Berechnung von Planetenradgleitlagern
Dieses neue Berechnungsmodul ist spezialisiert auf Planetenradlager, insbesondere mit Blick auf Anwendungen in Windkraftanlagen. Die Planetenradgleitlagerberechnung (COMBROS PG) basiert auf einem stehenden Bolzen mit Ölversorgung auf der Innenseite und dem rotierenden Planetenrad auf der Außenseite. Das Modul basiert auf einem effizienten thermo-elasto-hydrodynamischen Berechnungsansatz und wurde sowohl experimentell als auch theoretisch durch das ITR der TU Clausthal validiert. Es ist konsequent auf Planetenlager spezialisiert und berücksichtigt in der Berechnungsvariante COMBROS PG-FEM die elastischen Verformungen von Bolzen und Planetenrad mithilfe entsprechender FE-Strukturen.
Gleitlager Koordinatensystem
Das Koordinatensystem für Gleitlager wurde vereinheitlicht. Die Parametrisierung ist nun unabhängig von der Drehrichtung. Zudem werden die Diagramme jetzt im Koordinatensystem der FVA-Workbench dargestellt, sodass die Ergebnisse direkt auf das Modell übertragen werden können.
Die Ausgabediagramme verwenden jetzt das Koordinatensystem der FVA-Workbench.
Weitere Änderungen
Die Gleitlagertabellen nach FVA 961 wurden erweitert. Es werden nun auch Kippsegmentlager mit Profilierung >= 1.25 unterstützt.
Die Ansteuerung der Normtragfähigkeit wurde angepasst. Da diese grundsätzlich verlustbehaftet ist, wird sie im Gesamtsystem nur noch bei aktivierter Verlustleistungsberechnung berücksichtigt. In der Einzelberechnung erfolgt die Ansteuerung der Normtragfähigkeit so, dass das nominelle Abtriebsmoment am Schneckenrad vorgegeben wird. Das Antriebsmoment an der Schnecke wird unter Berücksichtigung der Verluste entsprechend erhöht, um das vorgegebene Abtriebsmoment zu erreichen.
Beschreibung zum Modellstand im Report anzeigen
Die für einen Modellstand eingegebene Beschreibung wird nun unterhalb der Kopfzeile im Ausgabereport angezeigt.
Wichtig
Beim Anlegen eines neuen Modellstands ist dieses Feld leer, sodass im Report keine Beschreibung ausgegeben wird. Bei bestehenden Modellen mit bereits gespeicherten Modellständen ist die Beschreibung standardmäßig mit dem Titel des Modellstands vorbelegt und muss bei Bedarf angepasst oder gelöscht werden.
Der Beschreibungstext eines Modellstands kann nun auch per Scripting gesetzt werden. Darüber hinaus wurde die Funktion generateReport() um Optionen zum Setzen von Titel und Beschreibung erweitert.
Zuletzt verwendete Reportvorlagen
Im Ergebnis-Manager lassen sich zuletzt verwendete Reportvorlagen nun direkt auswählen.
Imperiale Einheiten in Reporttabellen
Ergebniswerte in Reporttabellen können nun wahlweise in metrischen oder imperialen Einheiten ausgegeben werden.
In den Reporteinstellungen kann nun zwischen metrischer und imperialer Ausgabe umgeschaltet werden.
Im Dialog „Einheiten und Nachkommastellen“ kann für jedes Attribut die jeweils zu verwendende Einheit für die metrische und die imperiale Ausgabe definiert werden.
Benutzerdefiniertes Matrixdiagramm
Für die Darstellung von Matrixattributen steht nun ein neues benutzerdefiniertes Diagramm zur Verfügung. Hierfür wurden neue Attribute des Datentyps Matrix mit dem Präfix custom_attribute_matrix_ eingeführt. Die Stützpunkte in X- und Y-Richtung können über Array-Attribute definiert werden.
Das Diagramm kann im Reportkonfigurator für verschiedene Komponententypen hinzugefügt und konfiguriert werden. Die Befüllung der Daten erfolgt über Scripting.
Scriptbeispiel um das Diagramm zu bedaten:
let compID = 3;
let matrix = [[5,10], [5,10], [5,10], [5,10]];
let x_array = [1,2,3,4];
let y_array = [1,2];
let value = 1.234;
setAttr("custom_attribute_double_1", compID, value, RDAT);
setAttr("custom_attribute_array_1", compID, x_array, RDAT);
setAttr("custom_attribute_array_1", compID, y_array, RDAT);
setAttr("custom_attribute_matrix_1", compID, matrix, RDAT);Campbell-Diagramm für Stand-alone-Wellen
Das Campbell-Diagramm wurde bislang nur für Wellen angezeigt, die über Verzahnungsstufen miteinander verbunden sind. Es kann nun auch für Wellen dargestellt werden, auf denen keine Verzahnung sitzt, beispielsweise für Wellen, die über Kopplungen mit dem restlichen Modell verbunden sind. Das neue Diagramm steht im Reportkonfigurator im Abschnitt Wellen zur Verfügung und wurde zusätzlich in den Gesamtsystemreport aufgenommen.
Das neue Campbell-Diagramm wird nur für Wellen angezeigt, die nicht über Verzahnungsstufen miteinander verbunden sind.
Weitere Änderungen
Die 3D-Bilder von Maschinenelementen werden nun parallel erzeugt. Dadurch wird die Reporterstellung deutlich beschleunigt.
In Vergleichsreports können Ergebniswerte und Tabellen, die sich zwischen zwei Modellständen nicht unterscheiden, ausgeblendet werden. Dies ist nun auch für Diagramme möglich, die keine Unterschiede aufweisen.
Die mit der FVA-Workbench 10.1 eingeführte Spiegelung der x-Achse in Diagrammen über der gemeinsamen Zahnbreite kann nun über eine Option in den Reporteinstellungen ein- oder ausgeschaltet werden.
Das Loglevel für die im Report ausgegebenen Berechnungsmeldungen ist jetzt konfigurierbar. Damit ist es beispielsweise möglich, nur Fehler und Warnungen anzuzeigen, jedoch keine Informationsmeldungen.
Das Verhalten des Modellbaums im Report wurde verbessert. Beim Auswählen eines Knotens werden die übergeordneten Knoten nun nicht mehr automatisch aufgeklappt, sondern bleiben geschlossen.
Es ist jetzt möglich, die Position mehrerer Wellen gleichzeitig zu verschieben.
Mehrere Wellen können per STRG + Klick oder über ein Auswahlrechteck selektiert und verschoben werden.
Im 2D Modeler können Zeichnungen als Hintergrundbilder zum Abzeichnen der Wellengeometrie eingefügt werden. Diese Bilder lassen sich nun auf einen definierten Bereich zuschneiden. Dadurch kann eine Zeichnung des gesamten Getriebes verwendet und im 2D Modeler für jede Welle individuell zugeschnitten werden.
Hintergrundbilder konnten bisher nur während der Bearbeitung der Wellenkontur angezeigt werden. Dies ist nun auch in der normalen Komponentenansicht möglich.
Über die Checkboxen im Modellbaum des 2D-Modelers können die Hintergrundbilder für jede Welle individuell ein- oder ausgeblendet werden.
Bisher wurden die Kopplungen zwischen Bolzen und Wange und zwischen Stegwelle und Wange in Planetenstufen im 2D-Modeler nicht angezeigt. Dies führte insbesondere bei der Verwendung von FE-Planetenträgern zu Problemen bei der Positionierung der Kopplungen. Die Kopplungen werden nun wie alle anderen Kopplungen im 2D-Modeler angezeigt und können dort bearbeitet werden.
(1) Koppelung zwischen Bolzen und Wange
(2) Koppelung zwischen Stegwelle und Wange
Das Getriebelayout im 2D-Modeler wird nun während einer Sitzung der FVA-Workbench gespeichert. Sofern keine größeren Änderungen an den Komponenten vorgenommen werden, bleibt das Layout beim erneuten Öffnen des 2D-Modelers erhalten.
Die eingestellte Gittergröße, der Snap-Modus und der Drehwinkel werden nun dauerhaft gespeichert.
Im Snap-Modus „An Kanten einrasten“ wird nun auch die Mitte eines Wellenabschnitts als Snap-Punkt berücksichtigt.
(1) Snapmodus "An Kanten einrasten"
(2) Snapmodus "Am Gitter einrasten"
Ein Fehler bei der Berechnung der Position von Kopplungen zwischen Bolzen und Wange bei Planetengetrieben wurde behoben.
Freischnittebene
Die Freischnittebene wurde überarbeitet und kann jetzt direkt über die Toolbar im 3D-Modell verwendet werden.
(1) Aktiviert die Freischnittebene und ermöglicht deren Verschiebung und Drehung.
(2) Sperrt die Freischnittebene in ihrer aktuellen Einstellung und ermöglicht das normale Weiterarbeiten mit dem Modell.
Rechtsklickmenü im 3D-Modell
Das Rechtsklickmenü im in der 3D-Ansicht wurde überarbeitet und vereinfacht. Folgende Änderungen wurden gemacht:
Bei Schnittebenen kann nun die Stufe ausgewählt werden, deren Winkel für die Schnittebene verwendet wird.
Schnitte durch einzelne Komponenten funktionieren jetzt analog zu Schnittebenen.
Die Einträge zur Anzeige der FE-Koppelknoten wurden in ein Untermenü verschoben. Zusätzlich können die FE-Reduktionsknoten jetzt eingeblendet werden.
Die Einträge mit Bezug zur Bauelementebibliothek wurden in ein Untermenü verschoben.
Transparenz von Komponenten
Die Einstellung, ob eine Komponente im 3D-Modell transparent dargestellt wird, wird nun im Modellstand gespeichert. Beim Wiederherstellen eines Modellstands wird auch die Transparenz der Komponenten entsprechend übernommen.
Mit der neuen Funktion exportDiagram() können Reporting Diagramme jetzt via Scripting direkt als Bilddatei (.png oder .svg) exportiert werden.
In einer Variationsrechnung wurde nach jeder Berechnung die Funktion exportDiagram() für das Diagramm Drehwegfehler ausgeführt. Die erzeugten Einzelbilder wurden anschließend mit dem Tool ezgif zu einer GIF-Animation zusammengefügt.
Die Anzahl der Planetenräder in einer Planetenstufe kann jetzt per Scripting über die Funktion setNumberOfPlanets() gesetzt werden.
Die Funktion getAttr() wurde erweitert, sodass nun auch Attribute von Instanzkomponenten abgefragt werden können, die eigentlich nur auf der zugehörigen Mutterkomponente definiert sind. In der FVA-Workbench werden auf Instanzkomponenten ausschließlich Werte gespeichert, die individuell für diese Instanz gelten. Die neue Logik der Funktion prüft zunächst, ob das gewünschte Attribut auf der Instanzkomponente vorhanden ist. Ist dies nicht der Fall, wird automatisch die zugehörige Mutterkomponente abgefragt. Beispiel: Die Zähnezahl eines Planetenrades konnte bisher nicht direkt von einer konkreten Planeteninstanz (z.B. Planet @ 120°), sondern nur von der Mutterkomponente ausgelesen werden. Dies ist nun möglich.
Die Funktion readFileAsString() wurde um einen Parameter erweitert, mit dem die Kodierung der einzulesenden Datei angegeben werden kann.
Die Funktion runCalcMethod() wurde so erweitert, dass bei aktivierter Option „createResultpath“ die Rechenkern-Dateien nun auch im Fehler- oder Abbruchfall in das konfigurierte Verzeichnis geschrieben werden, um die Analyse fehlgeschlagener oder abgebrochener Berechnungen zu erleichtern.
Eine neue Scripting-Funktion sleep() ist nun verfügbar. Sie pausiert die Ausführung eines Skripts für die angegebene Zeit in Millisekunden.
Auswahl Gesamtsystemberechnungen
Die Darstellung der Zusatzberechnungen zur Gesamtsystemberechnung wurde überarbeitet. Alle Berechnungen, bei denen ein Lastkollektiv berücksichtigt werden kann, sind nun in einem gemeinsamen Abschnitt zusammengefasst. Berechnungen, die sich ausschließlich auf das System beziehen, sind in einem separaten Abschnitt dargestellt. In diesem Abschnitt befindet sich nun auch ein Schalter zur Aktivierung der Massenberechnung. Diese war bisher standardmäßig aktiviert, ist nun jedoch standardmäßig deaktiviert, da sie die Rechenzeit verlängern kann.
Lagertypen umwandeln
Es ist jetzt möglich, Wälzlager in axiale oder radiale Gleitlager und umgekehrt umzuwandeln.
Per Rechtsklick auf ein Lager im Modellbaum kann dessen Typ nun geändert werden.
Komponenten im Modellbaum nach Typ sortieren
Der Modellbaum kann jetzt auf eine komponentenweise Darstellung umgeschaltet werden.
Editor für Flexibles Lastkollektiv
Der Eingabeeditor für die Lastfälle im flexiblen Lastkollektiv wurde um einen Button erweitert, mit dem die Spalten „Zeitanteil“ (gleichmäßig), „Öltemperatur“ und „Konfiguration“ automatisch vorbelegt werden können. Zusätzlich wurde die Performance beim Einfügen von Daten aus der Zwischenablage in Spalten deutlich verbessert.
