Die Methode der Finiten Elemente

Das Buch vermittelt Neueinsteigern, Anwendern und Entscheidungsträgern einen Überblick über Grundlagen, Möglichkeiten und Grenzen der FE-(Finite-Elemente-)Methode. Es erklärt die Arbeitsweise der zugehörigen Programme auf leicht verständliche Art und beschreibt die Voraussetzungen und Vorgehensschritte für den erfolgreichen und effizienten Einsatz in der Ingenieurpraxis. Dabei wird besonders darauf Wert gelegt, das physikalische Problem als ein mechanisch/mathematisches Modell so einfach wie möglich, aber so genau wie nötig zu simulieren, die aussagekräftigen Ergebnisse aus der Berechnung zu selektieren und diese kritisch auszuwerten bzw. kompetent zu interpretieren. Die zahlreichen, einfach gehaltenen, anwendungsspezifischen Beispiele aus einer breiten Palette von Problemen mit Praxisbezug regen den Leser zum selbständigen Üben an.-

Autorentext
Dr. Yasar Deger war über 30 Jahre als Dozent für Technische Mechanik und Finite Elemente Methode an der HSR, Hochschule für Technik, Rapperswil in der Schweiz tätig. Während dieser Zeit war er zugleich als Berechnungsingenieur und Experte in der Industrie engagiert und blickt auf breitgefächerte Erfahrung in der Anwendung der FEM in mehreren Bereichen zurück. Seit 1992 erteilt er zudem Weiterbildungskurse für die Ingenieure und Konstrukteure in der Praxis. Nach den ersten Seminarveranstaltungen an der Technischen Akademie Esslingen (TAE) folgten jene für NAFEMS sowie letztlich für das VDI-Wissensforum, welche sich großen positiven Echos seitens der Teilnehmer erfreuen.

Inhalt
1 Allgemeine Gesichtspunkte 1.1 Führungsarten 2 Aufgabe und Einteilung der Führungen 3 Grundformen der Führungen 4 Auswahl von Führungen 4.1 Eigenschaften von Tischführungen 5 Geradführungen 5.1 Führungstypen 6 Hydrodynamische Führung (Gleitführungen) 6.1 Zulässige Flächenpressungen auf Führungsbahnen 6.1.1 Werkstoffpaarung 6.2 Berechnungsbeispiel für eine Flachprismenführung 6.2.1 Prismenführung 6.2.2 Verschiebekraft 6.3 Gestaltung 6.3.1 Flachführungen 6.3.2 Schwalbenschwanzführung 6.4 Passleisten 6.5 Umgriffleisten 6.6 Rundführungen 6.7 Klemmgefahr 6.8 Hydrodynamische Druckbildung 6.9 Reibungsarten 6.10 Stribeck-Kurve 6.11 Werkstoffe für Gleitführungen 7 Wälzende Geradführungen 7.1 Vergleich zwischen Kugel- und Rollenführungen 7.2 Vergleich zwischen Gleit- und Wälzführungen 7.3 Crash-Sicherheit 7.4 Dämpfung 7.5 Genauigkeit der Anschluss-Konstruktion 7.6 Ablaufgenauigkeit der Linearführung 8 Kombinierte gleitende und wälzende Geradführung 9 Fehler der Gleitführungen sowie ihre Ursachen, ihre Messung und Korrektur 9.1 Messprinzipien 9.2 Messung der Tischgerad- und -ebenheit 9.2.1 Messverfahren mit Lineal und Wegaufnehmern 9.2.2 Messverfahren mit positionsempfindlicher Diode (PSD) 9.2.3 Messverfahren mit Autokollimator 9.2.4 Messverfahren mit elektronischer Neigungswaage 9.2.5 Messverfahren mit Laser-Interferometer und Winkeloption 9.3 Messung der Geradlinigkeit der Bewegung 9.4 3D-Formvermessung (Elcolevel) 9.5 Laservermessung 9.6 Abweichungs-Korrektur 10 Hydrostatische Gleitführungen 10.1 Eigenschaften und Anwendung der Hydrostatik 10.2 Arbeitsweise hydrostatischer Lager 10.3 Systeme zur Ölversorgung 10.4 Viskosität und Fließvorgänge des Druckmittels 10.5 Tragfähigkeit und Ölfilmsteifigkeit 10.6 Bauarten Hydrostatischer Flachführungen 10.7 Vorteile der hydrostatischen Führung 10.8 Nachteile der hydrostatischen Führung 11 Aerostatische Geradführungen 11.1 Präzisionsluftlager Technologie der Zukunft 11.2 Funktionsweise von Luftlagern (aerostatische Lager) 11.2.1 Klassifizierung 11.2.2 Konventionelle Luftlager 11.3 Vorteile der aerostatischen Führung 11.4 Nachteile der aerostatischen Führung 11.5 Anwendungen 12 Elektromagnetische Geradführungen 12.1 Beschreibung der einzelnen Schwebeprinzipien 12.1.1 Permanentmagnetisches Schweben (PMS) 12.1.2 Verwendung des permanentmagnetischen Schwebens 12.1.3 Elektrodynamisches Schweben (EDS) 12.1.4 Verwendung des elektrodynamischen Schwebens 12.2 Anwendungen 12.2.1 Förderfahrzeug mit Hybrid-Magnetschwebesystem 12.2.2 Lineare Magnetführung für eine direkt angetriebene Vorschubachse 12.3 Magnetschwebetechnik am Beispiel des Transrapid 12.3.1 Antriebssystem 13 Beanspruchung, Steifigkeit und Kontaktsteifigkeit der Geradführungen 13.1 Berechnungsbeispiel 14 Schmierung von Gleitführungen 14.1 Ölzufuhr 14.2 Gleitführungen mit polymeren Lagerwerkstoffen 14.3 Wirkung von Abstreifern 14.4 Einfluss des Werkstoffes 14.5 Einfluss der Flächenpressung 14.6 Strukturierung der Gleitflächen 14.7 Zusammenfassung 15 Schmierung von Wälzführungen 15.1 Führungs-Beschichtung 15.2 Spezialwerkstoffe 15.3 Abdichtung und Abstreifer 16 Führungselemente geradliniger Führungen 16.1 Geometrische Grundformen 16.1.1 Gleitführung 16.1.2 Wälzführungen 16.2 Ausführungen linearer Profilschienenführungen 16.2.1 Rollenführungen 16.2.2 Profilschienenführung mit eingebautem elektrischen Direktantrieb 17 Klemmeinrichtungen geradliniger Führungen 17.1 Funktionsbeschreibung einer Sicherheitsklemmung für Schienenführungen 17.1.1 Pneumatisch mit Membrankammer 17.1.2 Pneumatisch mit Keilgetriebe 17.1.3 Hydraulische Schwerlastklemmung 17.1.4 Hydraulisches Brems- und Klemmelement mit Keilgetriebe 17.2 Maschinenspezifische Klemmlösungen 18 Dämpfungselemente geradliniger Führungen 18.1 Profilschienenführung mit Dämpfelementen 18.2 Zusammenfassung 19 Messsysteme an geradlinigen Führungen 19.1 Beispiele von geradlinigen Messsystemen 19.1.1 Fotoelektrisches Linearmesssystem mit Strichmaßstab 19.1.2 Inkrementales Längenmesssystem mit fotoelektrischer Abtastung 19.1.3 Fotoelektrisches Linearmesssystem mit Code-Lineal 19.1.4 Resolver 19.2 Elektrische Messsignal Verarbeitung 19.3 Eigenfrequenz des Messsystems 19.4 Längenmesssystem Closed Loop und Semiclosed Loop 19.4.1 Vergleich zwischen Semiclosed Loop und Closed Loop Messsystem 19.5 Prinzip und Baumaße der Längenmessgeräte 19.6 Profilschienenführung mit integriertem Wegmesssystem 19.7 Fehleinflüsse der direkten und indirekten Wegmessung 19.8 Übersicht über digitale Messverfahren 19.9 Übersicht über analoge Messverfahren 20 Drehführungen 21 Hydrodynamische Drehführungen 21.1 Aufbau der hydrodynamischen Spindel 21.1.1 Drehzahl 21.1.2 Steifigkeit 21.1.3 Schmierung 21.2 Anwendungsbeispiele mit hydrodynamischen Spindeln 22 Wälzende Drehführungen 22.1 Lagerauswahl für wälzgelagerte Werkzeugmaschinen-Spindeln 22.2 Thermisch neutrale Hauptspindellagerung 22.2.1 Ermittlung des thermisch neutralen Abstandes 22.3 Anwendungsbeispiel 22.4 Ausgeführte wälzende Drehführungen von Werkzeugmaschinen 22.4.1 Lagerungssysteme für die Arbeitsspindeln von Dreh- und Fräsmaschinen 22.4.2 Erfahrungen mit dem Fest-/ Loslager-System 22.4.3 Erfahrungen mit dem starren Lagerungssystem 22.4.4 Bearbeitungszentrum Arbeitsspindellagerung 22.4.5 Schleifmaschinen Spindellager 22.5 Rundachsenlagerung 22.6 Rundachslager mit Zusatzfunktionen 22.6.1 Rundachslager mit integriertem Winkel-Messsystem 22.6.2 Schwingungsgedämpftes Rundtischlagersystem 22.7 Drahtwälzlager für Leichtbau-Konstruktionen 23 Hydrostatische Drehführungen 23.1 Taschen-Drucköl-Systeme 23.1.1 Hydrostatische Lager ohne zusätzliche Regelung 23.1.2 Hydrostatische Lager mit Regelung 23.2 Hydrostatische Spindeln 23.3 Hydrostatische Axiallager 23.4 Hydrostatischer Gewindetrieb im Vergleich zum Linearmotor 23.4.1 Die Steife bei statischer sowie dynamischer Belastung 23.4.2 Die maximale Beschleunigung 23.5 Anwendungs-Beispiele 24 Aerostatische Drehführungen 24.1 Aufbau einer aeroynamischen Spindel 24.2 Anwendungen 25 Elektromagnetische Drehlagerungen 25.1 Unterschied zwischen magnetisch gelagerten Spindeln und herkömmlich gelagerten Spindeln 25.2 Prinzip der Regelung 25.3 Vor- und Nachteile magnetisch gelagerter Spindeln 25.4 Anwendungen magnetisch gelagerter Spindeln 25.5 Aufbau einer Magnetlager-Motorspindel 25.6 Vorteile von magnetgelagerten Motorspindeln im Formenbau 25.7 Grenzen von Magnetlager-Motorspindeln 25.8 Anwendungen 25.8.1 Rundtisch mit kombinierte…