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Autodesk® Inventor® 2021 ist ein eingetragenes Markenzeichen von Autodesk, Inc. und/ oder seiner Tochtergesellschaften und/oder der Tochterunternehmen in den USA und anderen Ländern.

© 2020 Christian Schlieder

ISBN

978-3-7519-9057-8

IMPRESSUM

Dipl.- Ing. Christian Schlieder

www.cad-trainings.de

Fax: +49 (0) 3212 - 1122290

HERSTELLUNG UND VERLAG

Books on Demand GmbH, Norderstedt

www.BoD.de

INHALTSVERZEICHNIS

1. GRUNDLEGENDES ZUM BUCH
2. INSTALLATION VON AUTODESK® INVENTOR® 2021
   • 2.1 Systemanforderungen
   • 2.2 Für Anwender von Autodesk® Inventor® 2021 auf Macintosh
   • 2.3 Download des Programms
   • 2.4 Installationsvoraussetzungen
   • 2.5 Installation von Autodesk® Inventor® 2021
   • 2.6 Aktivierung von Autodesk® Inventor® 2021
3. PROGRAMMAUFBAU UND PROGRAMMOBERFLÄCHE
   • 3.1 Programmaufbau
   • 3.2 Hauptmenü
   • 3.3 Schnellzugriff-Werkzeuge
   • 3.4 Multifunktionsleiste
   • 3.5 Browser
   • 3.6 Arbeitsbereich
   • 3.6.1 Startbildschirm
4. DIE ERSTEN SCHRITTE
   • 4.1 Programmhilfe und neue Funktionen
   • 4.2 Lernprogramme
   • 4.3 Zusatzmodule (empfohlene Einstellungen)
   • 4.4 Anwendungsoptionen (empfohlene Einstellungen)
5. GRUNDLEGENDE VORBEREITUNGEN
   • 5.1 Projektordner erstellen
   • 5.2 Download der Übungsdateien
   • 5.3 Aktivierung des Einzelbenutzerprojektes
   • 5.4 Die Baugruppe im Überblick
6. DIE UMGEBUNG DER BELASTUNGSANALYSE
   • 6.1 Arten der Inventor®-Belastungsanalyse
   • 6.2 Grundlegender Aufbau des Analysebereiches
   • 6.2.1 Baugruppe DYNAMISCHER_RADLADER_VEREINFACHT öffnen
   • 6.2.2 Befehlsgruppen in der Belastungsanalyse
   • 6.2.3 Der Browser in der Belastungsanalyse
7. STUDIEN STATISCH BESTIMMTER BAUTEILE
   • 7.1 Randbedingungen definieren
   • 7.1.1 Grundlagen: Neue Studie erstellen
   • 7.1.2 Einzelpunkt-Studie erstellen
   • 7.1.3 Grundlagen: Handbuch
   • 7.1.4 Grundlagen: Belastungsanalyse-Einstellungen
   • 7.1.5 Grundlagen: Material zuweisen
   • 7.1.6 Materialien zuweisen
   • 7.2 Mechanismus simulieren
   • 7.2.1 Grundlagen: Simulieren
   • 7.2.2 Simulation ausführen
   • 7.3 Ergebnisanalyse
   • 7.3.1 Kräfte und Momente
   • 7.3.2 Grundlagen: Begrenzungsbedingungen
   • 7.3.3 Begrenzungsbedingungen deaktivieren
   • 7.3.4 Grundlagen: Schattierungen
   • 7.3.5 Grundlagen: Farbleisteneinstellungen
   • 7.3.6 Grundlagen: Gleicher Maßstab
   • 7.3.7 Grundlagen: Verschiebungsanzeige
   • 7.3.8 Grundlagen: Maximal- und Minimalwertdarstellungen
   • 7.3.9 Maximalwert der Von Mises-Spannung lokalisieren
   • 7.3.10 Grundlagen: Netzeinstellungen und Netzansicht
   • 7.3.11 Netzdarstellung aktivieren
   • 7.4 Kontakt- und Kraftangriffsflächen präzisieren
   • 7.4.1 Bauteil HUBRAHMEN bearbeiten
   • 7.4.2 Oberflächen trennen
   • 7.4.3 Umgebung der Belastungsanalyse aktivieren
   • 7.4.4 Grundlagen: Lokale Netzsteuerung
   • 7.4.5 Netzstruktur lokal verfeinern
   • 7.4.6 Simulation ausführen
   • 7.5 Prüfpunkte platzieren
   • 7.5.1 Grundlagen: Prüfen
   • 7.5.2 Prüfpunkte hinzufügen
   • 7.6 Ergebnisinterpretation
   • 7.6.1 Grundlagen: Animieren
   • 7.6.2 Simulationsergebnisse animieren
   • 7.6.3 Grundlagen: Konvergenzeinstellungen und -plot
   • 7.7 Konstruktionselemente von Studien ausschließen
   • 7.7.1 Studie kopieren
   • 7.7.2 Simulation ausführen und aufzeichnen
   • 7.7.3 Rundungen von Studie ausschließen
   • 7.7.4 Simulation ausführen und aufzeichnen
8. STUDIEN STATISCH UNBESTIMMTER BAUTEILE
   • 8.1 Einzelpunkt-Studie erstellen
   • 8.1.1 Bauteil HUBZYLINDER_KOLBEN öffnen
   • 8.1.2 Umgebung der Belastungsanalyse aktivieren
   • 8.1.3 Materialien zuweisen
   • 8.2 Belastungen platzieren
   • 8.2.1 Grundlagen: Kraft und Druck
   • 8.2.2 Grundlagen: Lagerbelastung und Drehmoment
   • 8.2.3 Grundlagen: Schwerkraft
   • 8.2.4 Grundlagen: Externes Kraftmoment
   • 8.2.5 Grundlagen: Körperlasten
   • 8.2.6 Einspann- und Belastungssituation des Bauteils KOLBEN
   • 8.2.7 Kraft zwischen KOLBEN und ZYLINDER platzieren
   • 8.2.8 Simulation ausführen und aufzeichnen
   • 8.2.9 Lagerkraft zwischen KOLBEN und HUBRAHMEN platzieren
   • 8.2.10 Simulation ausführen und aufzeichnen
   • 8.3 Kontaktflächen bearbeiten
   • 8.3.1 Baugruppe DYNAMISCHER_RADLADER_VEREINFACHT öffnen
   • 8.3.2 Bauteile isolieren
   • 8.3.3 Kontaktflächen präzisieren
   • 8.3.4 Bauteil KOLBEN öffnen
   • 8.4 Kontaktflächen zwischen KOLBEN und HUBRAHMEN def.
   • 8.4.1 Grundlagen: Festgelegte Abhängigkeiten
   • 8.4.2 Grundlagen: Pin-Abhängigkeiten und reibungslose Abhängigkeiten
   • 8.4.3 Reibungslose Abhängigkeiten definieren
   • 8.4.4 Simulation ausführen und aufzeichnen
   • 8.5 Kontaktflächen zwischen KOLBEN und ZYLINDER definieren
   • 8.5.1 Reibungslose Abhängigkeiten platzieren
   • 8.5.2 Simulation ausführen und aufzeichnen
   • 8.6 Tatsächlich auftretende Kräfte ermitteln
   • 8.6.1 Studie kopieren
   • 8.6.2 Kraft durch festgelegte Abhängigkeit ersetzen
   • 8.6.3 Simulation ausführen
   • 8.6.4 Rückstoßkräfte ermitteln
   • 8.6.5 Verformungen ermitteln
   • 8.7 Benötigte Kraft einer gewünschten Verformung berechnen
   • 8.7.1 Studie kopieren
   • 8.7.2 Lagerbelastung durch festgelegte Abhängigkeit ersetzen
   • 8.7.3 Simulation ausführen
   • 8.7.4 Benötigte Kraft ermitteln
   • 8.7.5 Grundlagen: Bericht
   • 8.7.6 Bericht erstellen
9. PARAMETRISCHE STUDIEN
   • 9.1 Vorbereitungen im Modellbereich treffen
   • 9.1.1 Bauteil RAD_BOLZEN_VR öffnen
   • 9.1.2 Parameter im Skizzenbereich kennzeichnen
   • 9.1.3 Kontaktflächen präzisieren
   • 9.2 Vorbereitungen im Bereich der Belastungsanalyse treffen
   • 9.2.1 Umgebung der Belastungsanalyse aktivieren
   • 9.2.2 Parametrische Studie erstellen
   • 9.2.3 Material zuweisen
   • 9.3 Lasten und Abhängigkeiten platzieren
   • 9.3.1 Randbedingungen analysieren
   • 9.3.2 Kraft F₁ platzieren
   • 9.3.3 Kraft F₂ platzieren
   • 9.3.4 Schwerkraft platzieren
   • 9.3.5 Radbolzen verankern
   • 9.3.6 Reibungslose Abhängigkeiten platzieren
   • 9.4 Die parametrische Tabelle
   • 9.4.1 Grundlagen: Parametrische Tabelle
   • 9.4.2 Konstruktionsabhängigkeiten auswählen
   • 9.4.3 Studien-Parameter auswählen
   • 9.4.4 Simulation ausführen und aufzeichnen
   • 9.4.5 Parametrische Tabelle bearbeiten
   • 9.5 Ergebnisinterpretation
   • 9.5.1 Simulation ausführen
   • 9.5.2 Maximalen Sicherheitsfaktor ermitteln
   • 9.5.3 Minimale Masse ermitteln
   • 9.6 Exportieren der Ergebnisse
   • 9.6.1 Berechnungsergebnisse in den Parameter-Manager übernehmen
   • 9.6.2 Optimierte Bauteilgeometrie anwenden
10. STUDIEN DÜNNWANDIGER BAUTEILE
    • 10.1 Konstruktion eines dünnwandigen Blechbauteils
    • 10.1.1 Neues Blechbauteil erstellen
    • 10.1.2 Blechstärke festlegen
    • 10.1.3 Basiskontur zeichnen
    • 10.1.4 Fläche erstellen
    • 10.1.5 Laschen hinzufügen
    • 10.2 Vorbereitungen im Bereich der Belastungsanalyse treffen
    • 10.2.1 Umgebung der Belastungsanalyse aktivieren
    • 10.2.2 Einzelpunkt-Studie erstellen
    • 10.2.3 Material zuweisen
    • 10.2.4 Netzansicht generieren
    • 10.2.5 Grundlagen: Dünne Körper suchen
    • 10.2.6 Grundlagen: Mittelfläche und Versatz
    • 10.2.7 Mittelfläche generieren
    • 10.2.8 Netzansicht generieren
11. MODALANALYSEN
    • 11.1 Modalanalysen unbefestigter Bauteile
    • 11.1.1 Bauteil HUBRAHMEN öffnen
    • 11.1.2 Umgebung der Belastungsanalyse aktivieren
    • 11.1.3 Einzelpunkt-Studie erstellen
    • 11.1.4 Material zuweisen
    • 11.1.5 Simulation ausführen
    • 11.1.6 Ergebnisinterpretation
    • 11.2 Modalanalyse befestigter Bauteile
    • 11.2.1 Studie kopieren
    • 11.2.2 Feste Abhängigkeiten platzieren
    • 11.2.3 Simulation ausführen
    • 11.2.4 Ergebnisinterpretation
    • 11.2.5 Simulation aufzeichnen
12. STUDIEN AN SCHWEIßBAUGRUPPEN
    • 12.1 Schweißbaugruppe analysieren
    • 12.1.1 Baugruppe SBG-KIPPZYLINDER_FIXIERUNG öffnen
    • 12.1.2 Aufbau der Schweißbaugruppe
    • 12.2 Randbedingungen definieren
    • 12.2.1 Einzelpunkt-Studie erstellen
    • 12.2.2 Materialien zuweisen
    • 12.2.3 Randbedingungen analysieren
    • 12.2.4 Reibungslose Abhängigkeiten platzieren
    • 12.2.5 Kräfte platzieren
    • 12.2.6 Lagerbelastung platzieren
    • 12.2.7 Grundlagen: Automatische Kontakte und manuelle Kontakte
    • 12.2.8 Kontaktbedingungen berechnen und auswerten
    • 12.3 Simulation der fehlerhaften Kontaktsituation
    • 12.3.1 Simulation ausführen und aufzeichnen
    • 12.3.2 Ergebnisinterpretation
    • 12.4 Kontaktbedingungen korrigieren
    • 12.4.1 Kontaktflächen bearbeiten
    • 12.4.2 Simulation ausführen und aufzeichnen
    • 12.4.3 Ergebnisinterpretation
13. TOPOLOGIEOPTIMIERUNG MIT DEM FORMENGENERATOR
    • 13.1 Formen-Generator-Studie erstellen
    • 13.1.1 Bauteil KIPPZYLINDER_FIXIERUNG öffnen
    • 13.1.2 Formen-Generator-Studie erstellen
    • 13.2 Randbedingungen definieren
    • 13.2.1 Material zuweisen
    • 13.2.2 Festgelegte Abhängigkeit platzieren
    • 13.2.3 Kraft platzieren
    • 13.3 Optimierungskriterien auswählen
    • 13.3.1 Grundlagen: Bereich beibehalten
    • 13.3.2 Grundlagen: Symmetrieebene
    • 13.3.3 Grundlagen: Formengenerator-Einstellungen
    • 13.3.4 Überarbeiten der Grundeinstellungen
    • 13.3.5 Unveränderbare Bereiche festlegen
    • 13.3.6 Symmetrieebene festlegen
    • 13.4 Bauteil KIPPZYLINDER_FIXIERUNG optimieren
    • 13.4.1 Grundlagen: Form erstellen
    • 13.4.2 Optimierte Kontur berechnen
    • 13.4.3 Ergebnisinterpretation
    • 13.5 Berechnungsergebnisse verwerten
    • 13.5.1 Grundlagen: Form anwenden
    • 13.5.2 Optimierte Kontur in den Modellbereich übertragen
    • 13.5.3 Überschüssiges Material entfernen
    • 13.6 Optimierte Bauteilgeometrie erneut berechnen
    • 13.6.1 Studie kopieren
    • 13.6.2 Simulation ausführen und aufzeichnen
    • 13.7 Vergleichsstudie erstellen
    • 13.7.1 Studie kopieren
    • 13.7.2 Subtraktionsgeometrie von der Studie ausschließen
    • 13.7.3 Simulation und Ergebnisinterpretation
14. SCHLUSSWORT
15. AUSZUG AUS DEM BUCH DYNAMISCHE SIMULATION
16. AUSZUG AUS DEM BUCH KONSTRUKTION
17. INDEX

1 Grundlegendes zum Buch

Dieses Buch ist ein Aufbaukurs für Fortgeschrittene, die mit den Grundlagen von Autodesk® Inventor® 2021 bereits vertraut sind. Es wird empfohlen vor der Arbeit mit diesem Buch die folgenden beiden Übungsbücher zu erarbeiten:

• Autodesk® Inventor® 2021 – Grundlagen in Theorie und Praxis
• Autodesk® Inventor® 2021 – Dynamische Simulation

Bauteile und Baugruppen können in Autodesk® Inventor® einer FEM-Analyse unterzogen werden. Dort wird ihr strukturmechanisches Verhalten unter Last simuliert, um daraus Rückschlüsse auf kritische Bereiche ziehen zu können, deren Optimierung dann bereits während der Konstruktionsphase möglich ist. Die Studien können zu einem bestimmten Zeitpunkt und mit fest definierten Lasten und Auflagern stattfinden, oder parametrisch unter Verwendung beliebiger Variablen. Auch Analysen der Eigenfrequenzen eines Bauteils sind möglich. Weiterhin können Bauteile einer Topologieoptimierung unterzogen werden. Unter Beachtung aller Lasten und Auflager berechnet das Programm dabei die Möglichkeiten, welche Bereiche eines Bauteils entfernt werden können, ohne die Stabilität des Bauteils wesentlich zu beeinflussen. Somit kann das Konstruktionsprinzip der minimalen Masse konsequent umgesetzt werden.

Die folgenden Themen der Belastungsanalyse werden behandelt:

• Erstellen von Einzelpunkt-Studien, parametrischen Studien und Modalanalysen
• Parameter aus der Dynamischen Simulation in den FEM-Bereich übernehmen
• Platzieren und Bearbeiten von Abhängigkeiten, Kräften, Drehmomenten oder Drücken
• Generieren und Verfeinern von FEM-Netzen
• Präzisieren von Bauteiloberflächen
• Besonderheiten der Kontakteigenschaften zwischen Bauteiloberflächen
• Der Umgang mit dünnwandigen Bauteilen
• Erstellen, Animieren und Aufzeichnen von Bauteilverformungen
• Topologische Optimierung von Bauteilen mit dem Formengenerator
• Exportieren der Simulationsergebnisse

2 Installation von Autodesk® Inventor® 2021

2.1 Systemanforderungen

Die folgenden von Autodesk® empfohlenen Systemanforderungen gelten für Bauteile und Baugruppen mit weniger als 1000 Bauteilen:

Die folgenden zusätzlichen von Autodesk® empfohlenen Systemanforderungen gelten für Bauteile und Baugruppen mit mehr als 1000 Bauteilen:

2.2 Für Anwender von Autodesk® Inventor® 2021 auf Macintosh

Sie können Autodesk® Inventor® Professional auf einem Mac®-Computer auf einer Windows-Partition installieren. Das System muss Apple Boot Camp® zum Verwalten einer Konfiguration mit zwei Betriebssystemen verwenden und die folgenden Mindestsystemanforderungen erfüllen:

2.3 Download des Programms

Sollten Sie die Software nicht bereits besitzen, haben Sie die Möglichkeit Autodesk® Inventor® 2021 zu privaten Schulungszwecken als kostenlose Version herunterzuladen:

• https://www.autodesk.com/education/free-software/inventor-professional

Eröffnen Sie hierfür einen kostenlosen Autodesk® Account unter demselben Link.

2.4 Installationsvoraussetzungen

Sie müssen über lokale Benutzer-Administratorrechte verfügen.

• Systemsteuerung > Benutzerkonten > Benutzerkonten verwalten

Vor der Installation von Autodesk® Inventor® 2021 sollten eventuell noch ausstehende Updates von Windows® durchgeführt werden. Starten Sie den Rechner danach neu. Antivirenprogramme müssen während der Installation eventuell vorübergehend deaktiviert werden.

Prüfen Sie vor der Installation von Autodesk® Inventor® 2021 ob die heruntergeladene Programmversion in der richtigen Sprache vorhanden ist. Eventuell muss vorab ein Sprachpaket heruntergeladen und installiert werden.

Beim Download müssen Seriennummer und Produktschlüssel in Erfahrung gebracht werden. Diese werden bei der Installation benötigt.

Beenden Sie alle anderen Programme vor der Installation von Autodesk® Inventor® 2021.

2.5 Installation von Autodesk® Inventor® 2021

Stellen Sie vor der Installation von Autodesk® Inventor® 2021 sicher, dass alle Teile des Programms vollständig vorhanden sind. Wurden diese vollständig heruntergeladen (Schritt entfällt, wenn die Software auf DVD vorhanden ist), kann mit der Installation begonnen werden. Sollte das Installationsprogramm noch nicht geöffnet sein, starten Sie dieses. Sie finden es für gewöhnlich im Pfad:

• C:\Autodesk\Inventor_2021_...\Setup.exe

Nachdem Sie die Lizenzvereinbarung gelesen und akzeptiert haben, muss im Dropdown-Menü mit den Produktsprachen einer der folgenden Schritte durchgeführt werden:

1. Wählen Sie eine Sprache aus.
2. Wählen Sie unter Lizenztyp die Option Einzelplatz.
3. Geben Sie Seriennummer und Produktschlüssel ein (falls erforderlich).
4. Bestimmen Sie den Installationspfad (dieser Pfad darf maximal 260 Zeichen lang sein).
5. Übernehmen Sie die vorgegebene Konfiguration oder passen Sie die Installation an (weitere Informationen zur Konfiguration finden Sie in der Produktdokumentation).
6. Klicken Sie auf Installieren.
7. Nach der Installation: Klicken Sie auf Fertigstellen.

2.6 Aktivierung von Autodesk® Inventor® 2021

Sobald Autodesk® Inventor® 2021 das erste Mal gestartet wurden, startet auch automatisch der Aktivierungsvorgang. Sollte der PC über eine bestehende Internetverbindung verfügen, führen Sie die folgenden Schritte aus:

1. Achten Sie darauf, dass Ihre Firewall oder Antivirenprogramme den Datenaustausch zwischen Autodesk® Inventor® 2021 und dem Server von Autodesk® nicht unterbrechen.
2. Starten Sie Autodesk® Inventor® 2021.
3. Stimmen Sie den Datenschutzrichtlinien zu.
4. Klicken Sie auf Aktivieren.
5. Geben Sie den Produktschlüssel ein, wenn Sie dazu aufgefordert werden sollten. Melden Sie sich an und registrieren Sie das Produkt.

Autodesk® überprüft jetzt die Berechtigungsinformationen, wie z. B. Ihre Seriennummer. Wenn Sie die Aktivierungsaufforderung sehen und keine Verbindung mit dem Internet herstellen können, ist die Aktivierung manuell vorzunehmen.

Sollte der PC über keine bestehende Internetverbindung verfügen, führen Sie die folgenden Schritte aus:

1. Starten Sie Autodesk® Inventor® 2021.
2. Stimmen Sie den Datenschutzrichtlinien zu.
3. Klicken Sie auf Aktivieren.
4. Wählen Sie Aktivierungscode Mit einer Offlinemethode anfordern.
5. Klicken Sie auf Weiter.
6. Notieren Sie die Aktivierungsinformationen, die auf dem Bildschirm angezeigt werden, einschließlich der URL.
7. Starten Sie ein Gerät mit einer bestehenden Internetverbindung.
8. Öffnen Sie die URL aus Punkt (6). Melden Sie sich an und registrieren Sie das Produkt.
9. Notieren Sie den Aktivierungscode.
10. Starten Sie Autodesk® Inventor® 2021.
11. Klicken Sie auf Aktivieren.
12. Wählen Sie die Option Ich habe einen Aktivierungscode von Autodesk.
13. Kopieren Sie den Aktivierungscode, und fügen Sie ihn in das erste Feld ein, um automatisch die anderen Felder auszufüllen.
14. Klicken Sie auf Weiter.

3 Programmaufbau und Programmoberfläche

3.1 Programmaufbau

Nach dem Start von Autodesk® Inventor® 2021 öffnet sich das Programm mit der folgenden Benutzeroberfläche:

1. Hauptmenü
2. Schnellzugriff-Werkzeuge
3. Multifunktionsleiste
4. InfoCenter
5. Neue Dateien erstellen
6. Projektverwaltung
7. Zuletzt verwend. Dokumente

3.2 Hauptmenü

Das Hauptmenü öffnet sich durch einen Klick auf die Registerkarte Datei (1) und beinhaltet die folgenden Optionen:

1. Zuletzt verwendete oder aktuell geöffnete Dokumente
2. Erstellen neuer Dokumente
3. Öffnen eines Dokuments
4. Speichern des aktuellen Dokuments
5. Speichern des aktuellen Dokuments unter anderem Namen; Archivierung des Projekts (Pack and Go)
6. Exportieren des Dokuments in ein anderes Format
7. Freigabeverwaltung von Bauteil-/ Baugruppenansichten
8. Projektverwaltung, Konstruktionsassistent und Migration
9. Bearbeiten der iProperties (Dateieigenschaften)
10. Drucken der Datei (2D/3D)
11. Schließen des aktuellen Dokuments/ aller Dokumente
12. Öffnen der Anwendungsoptionen
13. Beendet Autodesk® Inventor®

3.3 Schnellzugriff-Werkzeuge

Die Schnellzugriff-Werkzeuge sind einige häufig verwendete Befehle, die einzeln ein- oder ausgeblendet werden können. Die folgenden Befehle befinden sich darin:

1. Erstellen eines neuen Dokuments
2. Öffnen eines vorhandenen Dokuments