Wärmebrückenberechnung mit dem FEM-System MEANS V10

Inhaltsangabe

2D-Wärmebrückenberechnung mit AutoCAD und FEM-System MEANS V10

Modelleingabe mit AutoCAD

2D-Netzgenerator starten

Koordinaten von Millimeter auf Meter umstellen

Eingabe der Wärmeleitfähigkeiten

Eingabe der Randtemperaturen

Eingabe der Konvektionen

FEM-Analyse

Ergebnisauswertung

Temperaturverteilung

Wärmestromdichte

Anfragen für FEM-Dienstleistungen:

Ing.Büro HTA-Software

Maiwaldstraße 24

77866 Rheinau

Tel. 07844-98641

Fax: 07844-98642

fem-dienstleistungen@femcad.de

2D-Wärmebrückenberechnung mit AutoCAD und FEM-System MEANS V10

Es wird das Beispiel aus dem Porenbeton-Wärmebrückenkatalog 2013 mit einer einschaligen Außenwand und Bodenplatte nachgerechnet. Zusätzlich soll die 2D-Wärmebrücke in eine 3D-Wärmebrücke umgewandelt und berechnet werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2D-Wärmebrücke mit 9 Materialbereichen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Modelleingabe mit AutoCAD

Die 9 Materialbereiche werden getrennt in die dafür vorgesehenen Baugruppen-Layer eingegeben. Am Ende wird das CAD-Modell mit _region und _extrude in ein 3D-STEP-Modell oder wenn nur eine SAT-Schnittstelle verfügbar in ein 3D-SAT-Modell umgewandelt damit es mit QUAD-Elemente vernetzt werden kann.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Eingabe Layer „Bodenplatte“:

Erzeugen und aktivieren Sie das Layer „Bodenplatte“ und geben folgende 8 Linien mit dem Befehl „_line“ ein:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Eingabe Layer „Dämmung“:

Erzeugen und aktivieren Sie das Layer „Dämmung“ und geben folgende 4 Linien ein:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Eingabe Layer „Estrich“:

Erzeugen und aktivieren Sie das Layer „Estrich“ und geben folgende 4 Linien ein:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Eingabe Layer „Estrichstreifen“:

Erzeugen und aktivieren Sie das Layer „Estrichstreifen“ und geben folgende 4 Linien ein:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Eingabe Layer „Innenputz“:

Erzeugen und aktivieren Sie das Layer „Innenputz“ und geben folgende 4 Linien ein:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Eingabe Layer „Mörtelausgleichsschicht“:

Erzeugen und aktivieren Sie das Layer „Mörtelausgleichsschicht“ und geben folgende 4 Linien ein:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Eingabe Layer „Permiter-Dämmung“:

Erzeugen und aktivieren Sie das Layer „Perimeter-Dämmung“ und geben folgende 4 Linien ein:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Eingabe Layer „Permiter-Dämmung2“:

Erzeugen und aktivieren Sie das Layer „Perimeter-Dämmung2“ und geben folgende 4 Linien ein:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Eingabe Layer „Porenbeton“:

Erzeugen und aktivieren Sie das Layer „Porenbeton“ und geben folgende 4 Linien ein:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Als Ergebnis erhält man folgendes 2D-Modell bestehend aus 9 Baugruppen:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Linienmodell in 2D-Regionen umwandeln

Damit das Modell extrudiert werden kann müssen alle Linien mit dem Befehl

_region und _all in geordnete Polygone umgewandelt werden. Es werden 10 Regionen erzeugt, davon ist 1 Region eine überlagerte Baugruppe die aber später in Freecad wieder gelöscht werden kann.

Regionen in Solid-Modell extrudieren

Wählen Sie den Befehl _ extrude und _all um ein 3D-Solid-Modell aus 10 Solids zu erzeugen. Geben Sie eine Tiefe von 500 und einen Winkel von 0 ein.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Folgendes 3D-Solid-Modell sollte zu sehen sein:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

STEP- oder SAT-Datei exportieren

Falls Sie mit einer älteren AutoCAD-Version oder mit einem AutoCAD-Clone arbeiten und über keine STEP-Schnittstelle verfügen, muß die Datei zuerst als SAT-Datei exportiert und anschließend in eine STEP-Datei konvertiert werden.

Geben Sie den Befehl _ export ein um das SAT-File Waermebruecke.SAT mit den 10 selektieren Solid-Elementen abzuspeichern. Dannach ist die Modelleingabe mit AutoCAD abgeschlossen.

Konvertierung von SAT -> STEP

Ein SAT-STEP-Konverter mit einer 60 Tage-Demo Laufzeit ist in MEANS V10 installiert oder downloaden Sie das Programm auf http://www.cadexchanger.com/ direkt auf der Hersteller-Website.

Wählen Sie das Menü „ SAT-STEP-Konverter starten “. Wählen Sie im Konverter das Menü „Neu“ und importieren die AutoCAD-Datei Waermebruecke.SAT und exportieren diese in die STEP-Datei Waermebruecke.STP.

STEP-Baugruppen mit Freecad vereinen

Zum Schluß müssen die Baugruppen mit einer Boolschen Vereinigung zu einem Bauteil vereint werden. Wählen Sie dazu in MEANS V10 das Menü „ STEP-Dateien zusammenfügen “ um mit dem CAD-System FreeCAD die Baugruppen zu vereinen. Oder downloaden Sie die aktuelle Version von Freecad direkt auf der Hersteller-Website http://www.freecadweb.org/index-de.html

Die Boolsche Vereinigung ist auch in AutoCAD mit dem Befehl _unit möglich aber leider löscht AutoCAD dabei die sehr wichtigen Baugruppenkonturen.

Wählen Sie in der MEANS-Version das Menü „View / Workbench / Part“ oder

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

in der Download-Version das Menü „Ansicht / Arbeitsbereich / Part“ sowie Menü „Boolsche Operationen...“ um die 9 Baugruppen schrittweise zu vereinen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Exportieren Sie zum Schluß die Datei „Fusion008“ im STEP-Format unter „Waermebruecke_Freecad.STP“ und beenden Freecad.

2D-Netzgenerator starten

In MEANS V10 wählen Sie das Menü „2D-Netzgenerator / Vierecke / Konverter / Extrudiere“ und das Register „Vierecke“ mit dem Vierecksnetze entweder mit einer STEP-Datei oder mit einem bestehenden Dreiecksnetz erzeugt werden können.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Wählen Sie das Menü „QUAD-Netz mit NETGEN generieren“ um die STEP-Datei im nächsten Schritt einzuladen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Auf „STEP“ klicken und mit „Browser“ das Verzeichnis einstellen indem sich die Datei „waermebruecke_freecad.STP“ befindet.

Mit Menü „Netzgenerator Nr.2 mit CAD-File starten“ wird NETGEN gestartet, der schon aus der Tetraeder-Vernetzung jedem MEANS-User bestens bekann ist.

[...]