Pro/MECHANICA Structure - HTL 1

Pro/MECHANICA 

Structure 

Version Wildfire 

Arbeiten mit 

Pro/MECHANICA STRUCTURE 

in Pro/ENGINEER 

Arbeitsbehelf 

Alfried Jusner 

HTL1 Klagenfurt – Lastenstrasse 

Arbeitsgruppe 3D Konstruieren 

ARGE 3D-CAD

Pro/MECHANICA 

Structure 

Version Wildfire 

Arbeiten mit 

Pro/MECHANICA STRUCTURE 

in Pro/ENGINEER 

Arbeitsbehelf 

von 

Alfried Jusner 

1. Auflage 

© Jänner 2004 

HTL1 Klagenfurt – Lastenstrasse, Lastenstrasse 1 

Arbeitsgruppe 3D Konstruieren, Kärnten 

ARGE 3D-CAD, Ettenreichgasse 54, HTL - Wien X 

Pro/ENGINEER� und Pro/MECHANICA� 

sind eingetragene Warenzeichen der 

Parametric Technology Corporation (PTC)

Fachbuch für die II. – V. Jahrgänge der Gegenstände 

Konstruktionsübungen, Laboratorium sowie Werkstättenlabor der 

Höheren technischen Lehranstalten 

für Maschinenbau / Maschineningenieurwesen (alle Schwerpunkte) 

für Mechatronik 

für Elektrotechnik 

für Werkstoffingenieurwesen 

Höheren land- und forstwirtschaftlichen Bundeslehranstalten 

für Landtechnik. 

Fast alle verwendeten Software- und Hardware-Bezeichnungen in diesem Werk sind gleichzeitig auch 

eingetragene Warenzeichen und sollten als solche betrachtet werden. 

Kein Teil des Werkes darf in irgendeiner Form ohne schriftliche Genehmigung der Herausgeber reproduziert 

oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden. 

Die Informationen in diesem Werk wurden mit größter Sorgfalt zusammengestellt. Trotzdem sind Fehler 

nicht vollständig auszuschließen. Die Herausgeber und der Autor können für fehlerhafte Angaben und deren 

Folgen weder eine juristische Verantwortung noch irgendeine Haftung übernehmen. 

Umschlag von A.J. 

Klagenfurt 2004 

Alle Rechte vorbehalten. 

Jede Art der Vervielfältigung – auch auszugsweise – gesetzlich verboten. 

Druck: Kopienzentrum – Klagenfurt

Pro/M – Structure Inhalt Seite: 0.1 

Inhaltsverzeichnis 

Pro/MECHANICA Version Wildfire 

Arbeiten mit STRUCTURE in Pro/ENGINEER 

Arbeitsbehelf 

Dieser Arbeitsbehelf ist eine knapp gefasste Einführung in das Arbeiten mit dem Strukturanalysepaket 

Pro/MECHANICA – Structure in Kombination mit Pro/ENGINEER im sogenannten integrierten Modus und kann 

und soll bei komplexeren Berechnungsaufgaben die ausführliche Online-Dokumentation oder die vorhandene 

schriftliche Dokumentation nicht ersetzen. Darüberhinaus enthält er auch einige Hinweise zum Arbeiten mit 

Pro/MECHANICA – Thermal, dem Modul zur thermischen Analyse. 

Seite 

1. Einführung 1.1 

1.1. Die Pro/MECHANICA Module 1.1 

1.2. Arbeitsablauf in Pro/MECHANICA 1.1 

2. Bauteil erzeugen, Pro/MECHANICA starten 2.1 

2.1. Arbeitsverzeichnis anlegen und Pro/ENGINEER starten 2.1 

2.2. Bauteil in Pro/ENGINEER erzeugen 2.1 

2.3. Pro/MECHANICA – STRUCTURE starten 2.2 

3. Modell definieren 3.1 

3.1. Modelltyp definieren bzw. kontrollieren 3.1 

3.2. Simulations-Konstruktionselemente definieren 3.2 

3.3. Bereiche definieren 3.2 

3.4. Randbedingungen definieren 3.3 

3.5. Lasten definieren 3.4 

3.6. Randbedingungen und Lasten in Pro/MECHANICA – THERMAL definieren 3.7 

3.7. Materialien definieren 3.8 

3.8. Kontaktbereiche definieren (falls nötig) 3.8 

3.9. Messgrößen definieren 3.9 

4. Modell analysieren 4.1 

4.1. Analyse definieren 4.1 

4.2. Analyse berechnen – Rechenlauf durchführen 4.3 

4.3. Ergebnisse überprüfen 4.4 

4.3.1.Ergebnisfenster definieren 4.5 

4.3.2.Ergebnisfenster anzeigen 4.8 

5. Modelländerungen festlegen – Modell optimieren 5.1 

5.1. Änderungen am Modell durchführen 5.1 

5.1.1.Designparameter definieren 5.1 

5.1.2.Designparameter überprüfen und verändern 5.3 

5.2. Designstudie durchführen und fertigstellen 5.3 

5.2.1.Standard-Designstudie definieren und durchführen 5.4 

5.2.2.Sensitivitätsstudie definieren und durchführen 5.4 

5.2.3.Optimierungsstudie definieren und durchführen 5.5 

6. Idealisierung 6.1 

6.1. Schalen 6.1 

6.2. Balken 6.2 

6.3. Massen 6.4 

6.4. Weitere Elementtypen ( Federn, Punktnaht, Verbindung, Starre Verbindung ) 6.5 

6.5. AutoGEM – Einstellungen für Automatische Vernetzung 6.5 

7. Übungsbeispiele 7.1

Pro/M – Structure Einführung Seite: 1.1 

1. EINFÜHRUNG 

1.1. Die Pro/MECHANICA – Module 

Pro/MECHANICA ist ein vielfältiges Werkzeug für die rechnerunterstützte Konstruktion, mit dem 

man eine Konstruktion nach strukturmechanischen, thermischen und dynamischen Gesichtspunkten 

analysieren und optimieren kann. 

Die Pro/MECHANICA – Produktfamilie besteht aus den drei Hauptmodulen: 

� Pro/MECHANICA – Structure: ein Strukturanalysepaket mit den Analysearten: statische 

Analyse, Modalanalyse, Beulanalyse, Kontaktanalyse, Vorspannungsanalyse und 

Schwingungsanalyse ( dynamische Zeitanalyse, dynamische Frequenzanalyse, dynamische 

Zufallsanalyse, dynamische Impulsanalyse ), Ermüdungsanalyse. 

� Pro/MECHANICA – Thermal: ein Modul zur thermischen Analyse, für stationäre 

Temperaturzustände und Wärmeübergänge sowie transiente Wärmeanalysen. 

� Pro/MECHANICA – Motion: ein Modulpaket für die Bewegungsanalyse und zur 

Modellierung von Mechanismen; ermöglicht Statikanalysen, kinetostatische Analysen, 

dynamische und invers-dynamische Analysen und Kollisionsprüfung in 3D. 

Mit der Einbindung von Mechanism Design Dynamics Option (MDO) in Pro/ENGINEER 

beinhaltet Mechanism Design jetzt viele KEs von Pro/MECHANICA MOTION. Man erzeugt 

Verbindungen zwischen Teilen, um eine Baugruppe mit den gewünschten Freiheitsgraden zu 

erstellen, und anschließend definiert man Motoren, um den gewünschten Bewegungstyp zu 

generieren. Mit MDO kann man die durch Anwendung von Kräften verursachte Bewegung eines 

Mechanismus untersuchen. Wenn man Mechanismen in Pro/ENGINEER erzeugt, kann man sie 

zur weiteren Analyse in Pro/MECHANICA – MOTION importieren. 

Dieser Arbeitsbehelf ist eine knapp gefasste Einführung in das Arbeiten mit dem 

Strukturanalysepaket Pro/MECHANICA – Structure im sogenannten integrierten Modus und 

enthält auch Hinweise zum Arbeiten mit Pro/MECHANICA – Thermal. 

Mit Pro/MECHANICA kann man in zwei Betriebsarten arbeiten: im integrierten Modus oder im 

unabhängigen Modus. Im unabhängigen Modus wird eine separate, mit dem vollen Funktionsumfang 

ausgestattete Pro/MECHANICA Benutzeroberfläche für die Bauteilmodellierung, Analyse 

und die Durchführung von Designstudien eingesetzt. Für den unabhängigen Modus benötigt man 

aber eine eigene Lizenz. Im integrierten Modus startet man Pro/MECHANICA von 

Pro/ENGINEER aus und kann jederzeit zwischen den Paketen wechseln. 

1.2. Arbeitsablauf in Pro/MECHANICA 

Der Arbeitsablauf beim Analysieren und Optimieren mit Pro/MECHANICA gliedert sich in: 

a) Modell aufbauen ( definieren ) 

b) Modell analysieren 

c) Modelländerungen festlegen ( für Optimierung oder Variantenuntersuchung ) 

d) Modell optimieren

Seite: 1.2 Einführung 

Im folgenden werden die wesentliche Einzelschritte dieser vier Schritte etwas ausführlicher 

beschrieben. Danach wird auch der Arbeitsablauf einer Structure - Analyse anhand dieser vier 

Hauptschritte im Detail beschrieben. 

zu a) Modell aufbauen: ( Modell definieren ) 

Bauteil planen und konstruieren: Erfolgt im integrierten Modus in Pro/ENGINEER; 

schon beim Modellieren soll man dabei an die Strukturanalyse denken: geeignet 

modellieren, damit für die Analyse nicht benötigte Konstruktionselemente 

unterdrückt werden können; Bezugspunkte und Bereiche ( für Lasteinleitung und 

Lagerung ) definieren. 

Einheitensystem definieren 

Koodinatensystem definieren ( falls zusätzlich zum globalen KS (GKS bzw. WCS) 

notwendig ). 

Strukturidealisierung definieren: standardmäßig werden Bauteile als Volumenmodelle 

modelliert, man kann aber auch festlegen, dass das Modell ( oder Teile des Modells ) 

ein Schalen- oder Balkenmodell sein soll. 

Objekte definieren: Material und Randbedingungen festlegen, Lasten aufbringen, 

Kontaktbereiche definieren ( falls sich Modellteilbereiche während der Analyse 

berühren ), Meßgrößen definieren ( Meßgrößen sind gewünschte Ergebnisdaten, die 

das Programm berechnen soll; allgemeine Meßgrößen wie max. Spannungen, 

Verformung, Wärmefluss, Temperatur werden standardmäßig berechnet, eigene 

Meßgrößen - wie Spannungen für bestimmte Punkte - können definiert werden ). 

zu b) Modell analysieren: 

Analyse definieren: Art der Analyse angegeben ( je nach Modul, siehe 1.1. ) und 

Bedingungen für die Analyse festlegen. 

Analyse berechnen: Einstellungen für Rechenlauf festlegen bzw. kontrollieren ( Solver 

wählen, Speicher reservieren, etc. ), Berechnung starten und Rechenlauf verfolgen 

( mit Status-Datei und Protokoll-Datei ). 

Analyseergebnisse überprüfen: gewünschte Inhalte für die einzelnen Ergebnisfenster 

definieren und Ergebnisfenster anzeigen. 

mögliche Anzeigeformate: 

MODELL: Ergebnisse werden am Modell dargestellt; (Vergleichsspannung, 

Verformung, etc.) 

GRAPH: Ergebnisse werden in x-y-Diagrammen dargestellt (Konvergenz der 

Spannungen während der Iterationen, Spannungen entlang einer Kante, 

etc.) 

FARBFLÄCHEN-, ISOLINIEN- und VEKTOR-Darstellung der Ergebnisse sind 

möglich sowie ANIMATION (von unbelastet bis max.Belastung).

Pro/M – Structure Einführung Seite: 1.3 

zu c) Modelländerungen festlegen: ( für Optimierung oder Variantenuntersuchung ) 

Festlegen, welche Bestandteile des Modells während einer Variantenuntersuchung oder 

einer Optimierung geändert werden sollen: 

Designparameter: sind für Formänderungen des Modells zuständig; man kann damit auch 

Querschnittsbemaßungen skizzierter Balkenelemente und Materialeigenschaften 

ändern. 

1. Schritt: Designparameter definieren und die Grenzwerte für Änderungen angeben. 

2. Schritt: Formänderungen überprüfen und ggf. bearbeiten; kontrollieren, ob Formänderungen 

in die gewünschte Richtung führen oder überhaupt möglich sind. 

zu d) Modell optimieren: Optimierung erfolgt in mehreren Schritten: 

Standard – Designstudie: um zu erfahren, wie sich das Modell bei einer einzelnen Analyse 

oder mehreren Analysen bei unterschiedlichen Parametereinstellungen verhält 

( Variantenuntersuchung ). 

Sensitivitätsstudien: um zu erfahren, welche Designparameter und Designvariablen eine 

besondere Bedeutung für das Konstruktionsziel haben und welche sich nicht 

signifikant auf die Konstruktion auswirken; damit kann man auch geeignete 

Startwerte und Grenzwerte für die Designparameter in Optimierungsstudien 

ermitteln, d.h. den Wertebereich aller in Frage kommenden Parameter und damit den 

Konstruktionsbereich einengen. 

Optimierungsstudien: weisen das Programm an, einen oder mehrere Parameter so 

anzupassen, dass ein gewünschtes Kontruktionsziel innerhalb der vorgegebenen 

Grenzwerte erreicht wird oder die Machbarkeit einer Konstruktion geprüft wird. Aus 

den Ergebnissen kann man die Form des optimierten Modells erkennen und 

entscheiden, ob sie der Konstruktionsabsicht entspricht. 

Die optimierte Konstruktion kann ( im integrierten Modus ) in Pro/ENGINEER 

übernommen werden, wenn man den Pro/ENGINEER – Bauteil aktualisiert.

Pro/M – Structure Bauteil erzeugen, Pro/M starten Seite: 2.1 

2. Bauteil erzeugen, Pro/MECHANICA starten 

In den Abschnitten 2 bis 5 soll der ABLAUF einer Pro/MECHANICA � Structure – Analyse 

im integrierten Modus beschrieben werden. Dabei wird der Bauteil in Pro/ENGINEER erzeugt 

und in Pro/MECHANICA analysiert, es werden Modelländerungen festgelegt und beschrieben, 

wie das Modell optimiert werden kann. 

2.1. Arbeitsverzeichnis anlegen und Pro/ENGINEER starten 

Bevor man den Bauteil für die Analyse zu modellieren beginnt, sollte man für den Bauteil und alle 

Analysedaten ein eigenes Arbeitsverzeichnis anlegen, da während der Analyse sehr viele Daten 

anfallen ! 

A) Mit Explorer ein Arbeitsverzeichnis für den Bauteil und die Analysedaten anlegen: 

z.B. C:\proe_projekte\ProM_Structure\Platte1 

B) Pro/ENGINEER starten und in das Arbeitsverzeichnis wechseln: 

PDM: Datei > Arbeitsverzeichnis festlegen... 

2.2. Bauteil in Pro/ENGINEER erzeugen 

In Pro/ENGINEER erzeugt man nun den Bauteil ( oder die Bauteile und die Baugruppe ) auf die 

übliche Art und Weise. Dabei soll man beim Modellieren schon an die Strukturanalyse denken: 

� Einheitensystem kontrollieren ( PDM: Editieren > Einstellung... > Einheiten ), üblicherweise 

mmNs mit °C, tonne und rad; dabei ist g = 9806.65 mm/s². Schaltfläche "Info..." zur 

Kontrolle der abgeleiteten Einheiten anklicken. 

� Wie soll das Modell orientiert sein, welche Symmetrien sind notwendig? Dazu mit dem 

Symbol den Folienbaum im Navigator einschalten, dort die Folie A_KOORDINATEN 

einblenden und STD-KOORD anzeigen lassen. 

� Einfache Konstruktionselemente (KE) verwenden. KE, die bei der Analyse weggelassen werden 

( Außenradien, etc. ) als eigene KE modellieren ! Große, tragende KE zuerst konstruieren, 

darauf weitere KE, damit beim Unterdrücken keine Probleme auftreten ( Eltern-Kind- 

Beziehungen !). 

� Modellbereiche, die später eventuell unterschiedliche Dicken aufweisen sollen (z.B. für 

Gewichtsoptimierung) als eigene KE erzeugen, auch wenn sie am Beginn gleich dick sind. 

� Muster binden KE aneinander ! Die Positionen der KE können bei Optimierung nicht beliebig 

verschoben werden ( manchmal sind eigene KE z.B. für mehrere Bohrungen besser...). 

� Wichtige Bemaßungen (für Designparameter) mit eigenen selbsterklärenden Namen versehen 

( Im Register Bemaßungstext des Dialogfensters "Bemaßungseigenschaften"; den Namen 

kann man sich mit PDM: Info > Bemaßungen wechseln anzeigen lassen ). 

� VOR Pro/MECHANICA – Structure – Analyse NICHT benötigte KE unterdrücken !

Seite: 2.2 Bauteil erzeugen, Pro/M starten 

Beispiel für KE-Aufteilung: 

KE 2 

KE 1 und KE 2 können KE 1 

nach der Optimierung 

unterschiedliche Dicken 

aufweisen ! 

Nach der Modellierung des Bauteils Modell speichern !! 

KE 3 KE 4 

2.3. Pro/MECHANICA – STRUCTURE starten 

Will man im integrierten Modus arbeiten, startet man Pro/MECHANICA direkt von 

Pro/ENGINEER aus mit PDM: Applikationen > Mechanica. Als erstes wird ein Einheiten- 

Dialogfenster angezeigt ( kontrollieren und "Weiter" ! ), dann wird im Menü - Manager das 

MECHANICA - Hauptmenü aufgebaut: 

Dialogfenster "Einheiten-Info" 

Mechanica-Hauptmenü Mechanica-Hauptmenü 

in einem Bauteil in einer Baugruppe 

Motion auf Menüs von Modul MOTION zugreifen ( nur in Baugruppe ). 

Structure auf Menüs von Modul STRUCTURE zugreifen. 

Thermal auf Menüs von Modul THERMAL zugreifen. 

Spritzguss Werkzeugfüll-Modellierungsumgebung betreten. 

Neu Sim Mdl alle MECHANICA – Modellierungsobjekte ( Materialien, Randbedingungen, 

Lasten, etc. ) für das aktuelle Modell löschen und neues Modell öffnen. 

Unabh Mec Unabhängige Pro/MECHANICA-Benutzeroberfläche aufrufen, d.h. in den 

verbunden Modus wird erst dann gewechselt, wenn man Modell in der 

Pro/MECHANICA-Benutzeroberfläche speichert. 

Proz Berater Pro/MECHANICA Prozess-Berater aufrufen ( Hinweise und Tipps lesen ! ).

Pro/M – Structure Bauteil erzeugen, Pro/M starten Seite: 2.3 

Klickt man auf Structure, wird das Structure - Hauptmenü MEC STRUCT geöffnet: 

Modell definieren: Modelltyp, Simulations-KEs (Bezugspunkte, 

Bezugskurven, Bezugsebenen, Bezugsachsen, Koordinatensysteme, 

Flächen- und Volumenbereiche), Randbedingungen, 

Lasten, Materialien, Kontaktbereiche, Messgrößen, Design- 

Parameter, Idealisierungen, Vernetzungseinstellungen usw. 

Analysen/Studien definieren: statische Analyse, Modalanalyse, Wärmeanalyse, etc. 

Ergebnisse Ergebnisfenster definieren und anzeigen lassen. 

Fertig/Zurück zum MECHANICA - Hauptmenü zurückkehren. 

Eine Pro/MECHANICA – Structure – Analyse erfordert das Abarbeiten dieser 

Menüpunkte in dieser Reihenfolge. Darüberhinaus können Randbedingungen, 

Lasten und Idealisierungen (Balken, Schalen, etc.) auch über die Symbole rechts 

neben dem Graphikfenster definiert werden (siehe Kap. 3. u. 5.). 

Hinweis: 

Mechanica - Symbole ( für Koordinatensysteme, Randbedingungen, Lasten, etc. ) können jederzeit 

in den Registern des Dialogfensters "Simulationsdarstellung", das mit PDM: Ansicht > 

Simulationsdarstellung... oder aufgerufen werden kann, EIN- und AUS-geblendet werden !

Pro/M - Structure Modell definieren Seite: 3.1 

3. Modell definieren 

Klickt man im Structure – Hauptmenü MEC STRUCT im Menü-Manager ( im 

folgenden mit MM: abgekürzt ) auf die Option Modell, wird das Menü STRC 

MODELL geöffnet, in dem alle Arbeitsschritte zur Modelldefinition ausgeführt 

werden. Alle Mechanica – Objekte werden in Mechanica im Modellbaum 

angeführt und können dort auch direkt mit einem Kontextmenü bearbeitet werden 

( wie in Pro/ENGINEER ). 

3.1. Modelltyp definieren bzw. kontrollieren 

Mit MM: MECHANICA > Structure > Modell > Modelltyp wählt man je nach 

Art der Analyse den 3D-Modelltyp ( Vorgabe ) oder einen von mehreren 2D- 

Modelltypen. Falls ein 2D-Modelltyp in Frage kommt, kann man durch kürzere 

Rechenläufe viel Zeit sparen. 

3D: wenn Bestandteile des Modells ( einschließlich 

Idealisierungen, Lasten, Designparameter oder Verschiebungen 

) außerhalb der XY-Ebene liegen sollen. 

6 Freiheitsgrade (DOF): Translation in X,Y,Z; Rotation um X,Y,Z. 

Ebener Spannungszustand:wenn Modell eine dünne Scheibe ist, die in 

der Ebene belastet wird. Geometrie, Lasten 

Verschiebungen etc. liegen in XY-Ebene. 

2 Freiheitsgrade (DOF): Translation in X, Y. 

Ebener Dehnungszustand: wenn Dehnung in eine Richtung vernachlässigt 

werden kann ( z.B. Körper mit 

kleinem Querschnitt wird auf seiner ganzen 

Länge belastet � keine Dehnung in 

Längsrichtung ). 

Der Querschnitt, die Lasten und Verschiebungen liegen in XY-Ebene, 

das Modell hat Einheitsdicke. 

3 Freiheitsgrade (DOF): Translation in X, Y; Rotation um Z. 

2D-Achsensymmetrie: für rotationssymmetrische Geometrie, Belastung und Verformung; 

gesamtes Modell muss sich in XY-Ebene mit X � 0 befinden, Y- 

Achse ist Rotationsachse. 

3 Freiheitsgrade (DOF): Translation in X, Y; Rotation um Z. 

Wählt man einen 2D-Modelltyp, muss man die "Geometrie wählen", auf der eine 2D-Analyse 

durchgeführt werden soll, und ein kartesisches Bezugs – "Koordinatensystem wählen". 

Als Geometrie kann man für alle 2D-Modelltypen eine oder mehrere koplanare Flächen oder 

Elementflächen wählen, die vollständig in der vom Bezugskoordinatensystem definierten XY- 

Ebene liegen. Für Ebener Dehnungszustand und 2D-Achsensymmetrie kann man auch eine oder 

mehrere koplanare Kanten oder Kurven wählen. Pro/MECHANICA kann keine 2D-Analysen für 

Mittelfächenmodelle, Skizzen und Schnitte ausführen. 

Eventuell muss man mit MM: MECHANICA > Structure > Modell > KEs > KoordSystem > 

Erzeugen oder dem Symbol im rechten Werkzeugkasten auch ein Koordinatensystem erzeugen, 

damit die gewählte Geometrie in der XY-Ebene liegt.

Seite: 3.2 Modell definieren 

3.2. Simulations-Konstruktionselemente definieren 

Simulations-Konstruktionselemente sind Modellierelemente ( Bezugspunkte, 

Bezugskurven, Koordinatensysteme, Flächen- und Volumenbereiche ), die nur in 

Pro/MECHANICA existieren. In Pro/ENGINEER sind diese Konstruktionselemente 

nicht sichtbar. 

Solche Elemente können beim Definieren von Lasten oder Randbedingungen 

notwendig oder hilfreich sein. Bezugspunkte braucht man z.B. für Stellen, an denen 

Federn und Massen angebracht werden sollen; für punktbezogene MESS- 

GRÖSSEN, etc. 

Erfordern Pro/MECHANICA – Objekte Simulations – Konstruktionselemente, 

können diese ausgewählt oder direkt im Befehl erzeugt werden. 

Simulations-Konstruktionselemente können 

� mit MM: MECHANICA > Structure > Modell > KEs 

� mit den Optionen von PDM: Einfügen > Modellbezug > ... 

� mit den Symbolen im rechten Werkzeugkasten 

erzeugt werden. 

Simulations-Koordinatensysteme definieren: ( falls nötig ) 

MM: MECHANICA > Structure > Modell > KEs > KoordSystem öffnet ein Menü zum 

Erzeugen, Ändern, Umdefinieren und Löschen von Simulations-Koordinatensystemen. Beim 

Erzeugen legt man auch den Typ ( kartesisch, zylindrisch oder sphärisch ) fest. Mit Name kann 

man ein Simulations-Koordinatensystem umbenennen. 

MM: MECHANICA > Structure > Modell > Aktuelles KSys öffnet ein Menü mit: 

GKS Globales Koordinatensystem (WCS) des Modells zum aktuellen Koord.Sys. machen. 

Auswahl vorhandenes Koord.System wählen und zum aktuellen Koord.Sys. machen. 

Erzeugen Koord.System erzeugen und zum aktuellen Koord.Sys. machen. 

3.3. Bereiche definieren 

Randbedingungen, Lasten und Kontaktbereiche erstrecken sich oft NICHT auf eine gesamte Fläche 

sondern nur auf einen Teilbereich dieser Fläche. Um aber realistischere Bedingungen zu erhalten, 

sollen aber Randbedingungen und Lasten NICHT an einem Punkt definiert werden, sondern sich 

über eine begrenzte Fläche ( = Bereich ) erstrecken. Damit diese Randbedingungen und Lasten auf 

diese Flächenbereiche ( = Teilbereiche von Flächen ) aufgebracht werden können, müssen diese in 

Pro/MECHANICA auf der gewünschten Fläche definiert werden: 

MM: MECHANICA > Structure > Modell > KEs > Flä Bereich > Erzeugen öffnet das Menü 

TRENNFLÄ OP: 

Skizze Berandung für den Flächenbereich auf der gewünschten Fläche skizzieren. 

Auswahl vorhandene Berandungskurven für den Flächenbereich wählen. 

Nach der Definition des Schnitts muss man die gewünschten Flächenbereiche auf der Fläche 

wählen. Mit Alle zeigen oder Nach Flä zeigen kann man die erzeugten Bereiche kontrollieren. 

Flächenbereiche können auch geändert, umdefiniert, gelöscht oder mit Namen versehen werden. 

Neben Flächenbereichen gibt es auch Volumenbereiche, mit denen ein Bauteil in verschiedene 

Volumina mit verschiedenene Eigenschaften aufgeteilt werden kann.


3.4. Randbedingungen definieren 

Randbedingungen (RB) sind in einer Strukturanalyse von AUSSEN vorgegebene 

Einschränkungen der Bewegung eines Teilbereiches unter Last, in einer Wärmeanalyse von 

AUSSEN vorgegebene Einschränkungen der Temperatur eines Teilbereiches des Modells. Ein 

Modell kann z.B. auch nur durch seine Randbedingungen "belastet" sein ( Vorspannung oder 

vorgegebene Temperatur an den Rändern ). 

Randbedingungssatz: 

Zusammenfassung mehrerer Randbedingungen, die gemeinsam auf ein Modell wirken. Jeder 

Randbedingungssatz erhält einen (sinnvollen) Namen und jede Randbedingung (RB) muss einem 

Randbedingungssatz zugeordnet werden. Will man einem Satz eine weitere RB hinzufügen, gibt 

man beim Erzeugen der RB einfach denselben Randbedingungssatz-Namen ein. 

Hinweis: Zur Definition von Randbedingungen und Lasten benötigt man oft Bezugspunkte. 

Bezugspunkte können in Pro/MECHANICA mit MM: MECHANICA > Structure ( oder 

Thermal ) > Modell > Bezugspunkte erzeugt, bearbeitet und gelöscht werden. 

MM: MECHANICA > Structure > Modell > Bedingungen öffnet ein Menü mit: 

Neu RB können auf Punkte (Bezugspunkte), Kanten/Kurven 

oder Flächen erzeugt werden. Das Dialogfenster 

"Randbedingung" wird geöffnet: der Randbedingung 

einen (sinnvoller) Namen geben und festlegen, zu 

welchem Randbedingungssatz sie gehört ( Satzmitglied ). 

Dazu Satz wählen oder mit "Neu" erzeugen. Nun 

gewünschte Objekte als Referenzen wählen. 

Symbole 

zum 

direkten 

Erzeugen 

von RB 

Dann die gewünschten Optionen ( Frei, Fest oder 

Vorgegeben ) für jeden Freiheitsgrad ( Verschiebungen 

oder Rotationen, abhängig vom Koord.Sys.) definieren: 

Kartesisch: Translation entlang X, Y, Z Rotation um X, Y, Z 

Zylindrisch: Translation entlang R, T, Z Rotation um R, T, Z 

Reaktionskräfte und -momente werden für Punkte und Kanten nur 

ausgegeben, wenn sich die Randbedingungen auf das GKS (WCS) 

beziehen ! 

Editieren wählt man ein RB-Symbol, wird das Dialogfenster 

"Randbedingung" geöffnet, in dem alle Optionen 

umdefinieren werden können. 

Löschen gewünschtes RB-Symbol wählen und fort ist die RB ! Das Löschen einer RB eines 

RB-Satzes hat keinen Einfluss auf die anderen RB des Satzes. 

Die Randbedingungen können auch 

mit den Optionen im Kontextmenü 

des Modellbaums gelöscht und 

umdefiniert werden. 

Die Option Randbedingungssätze öffnet das Dialogfenster "Randbedingungssätze". Mit "Neu" 

erzeugt man einen neuen Satz, mit "Löschen" entfernt man unerwünschte Sätze inkl. der 

enthaltenen RB. Wählt man einen vorhandenen RB-Satz und klickt auf "Bearbeiten", werden alle 

RB, die zu diesem Satz gehören, angezeigt. Man kann die Beschreibung des RB-Satzes ändern 

(sonst nichts !).


Jede RB erhält ein Symbol, aus dem seine Optionen ersichtlich sind. 

Beispiele von RB-Symbolen: 

Versch X, Y, Z fest Versch X, Y frei, Z fest Versch X, Y, Z fest 

Rot X, Y, Z frei Rot X, Y, Z frei Rot X, Y, Z fest 

Festlager Loslager 3D-Einspannung 

Beachte: Um im integrierten Modus Spannungs- und Wärmeflusskonzentrationen zu vermeiden, 

empfiehlt es sich, einen kleinen Bereich zu definieren und die RB ( und die Lasten ) für diesen 

Bereich und NICHT für einen Punkt oder eine Kante anzugeben ! 

3.5. Lasten definieren 

MM: MECHANICA > Structure > Modell > Lasten öffnet das Menü LASTEN zum Erzeugen, 

Editieren, Löschen und Überprüfen von Lasten. Lasten können aber auch durch Wählen des 

gewünschten Symbols am rechten Rand des Graphikfensters definiert werden. 

� Man kann folgende Lasten definieren: 

in STRUCTURE Kraftlasten, Momentlasten, Lagerlasten, Zentrifugallasten, Gravitationslasten, 

Drucklasten, Wärmelasten; darüberhinaus kann man in MOTION 

errechnete Lasten nach STRUCTURE übertragen. 

in THERMAL Wärmelasten. 

� Lastsatz: eine Zusammenstellung mehrerer Lasten, die gemeinsam auf das Modell wirken. Jeder 

Lastsatz ( max. 99 ) erhält einen Namen und jede Last muss einem Lastsatz zugeordnet sein; 

durch Eingabe des gewünschten Lastsatznamens wird eine Last einem Lastsatz zugeordnet. 

� Um im integrierten Modus Spannungs- und Wärmeflusskonzentrationen zu vermeiden, empfiehlt 

es sich, einen kleinen Bereich zu definieren und die Lasten ( und RB ) für diesen Bereich und 

NICHT für einen Punkt oder eine Kante anzugeben ! 

� Man unterscheidet: 

Objektlasten: Last auf bestimmte Geometrieobjekte ( z.B. Kurve, Fläche ), z.B. Kräfte und 

Momente. 

Körperlasten: werden für das gesamte Modell angegeben z.B. die Schwerkraft 

( Gravitationslast ); in einem Lastsatz kann man in der Regel nur eine 

Körperlast verwenden. 

� Kräfte und Momente auf Punkte, Kanten/Kurven und Flächen können komponentenweise ( FX, 

FY, FZ, MX, MY, MZ ) oder mit Richtung und Betrag eingegeben werden. 

� Bei verschiedenen Lastarten kann auch die Verteilung ( Gesamtlast, Gesamtlast auf Punkt, Kraft 

pro Längeneinheit / Flächeneinheit ) und die Räumliche Verteilung ( Gleichmäßig, Über Objekt 

interpoliert, Funktion der Koordinaten, etc. ) definiert werden. Hier werden nur gleichmäßige 

Lasten kurz beschrieben, für andere Lasten siehe Online-Hilfe. 

� Im Menü LASTEN findet man die Optionen: 

Erzeugen, Editieren und Löschen von Lasten. 

Lastsätze zum Erzeugen, Bearbeiten und Löschen von Lastsätzen. 

Ges Last prüf um die Resultierende Last (Kraft) und das Resultierende Moment bezogen auf 

einen frei wählbaren Bezugspunkt zu bestimmen; dazu müssen zuerst der Bezugspunkt gewählt 

oder erzeugt und dann die gewünschten Lasten gewählt werden.


Kurze Beschreibung der möglichen Lasten: 

Kräfte und Momente:werden mit MM: ... Modell > Lasten > Neu > Punkt oder Kante/Kurve 

oder Fläche erzeugt. Nach Wahl der gewünschten Option wird das 

Dialogfenster "Kraft/Drehmoment" geöffnet: einen Lastnamen eingeben, 

Lastsatz wählen oder mit "Neu" erzeugen, die Verteilung sowie den Wert 

( komponentenweise oder Richtung/Betrag ) definieren. Mit der 

Schaltfläche "Vorschau" kann die gerade definierte Last angezeigt werden 

(dazu muss man das Dialogfenster oft "auf die Seite" schieben). 

Drucklasten: ( MM: ... Modell > Lasten > Neu > Druck ) definieren einen Druck 

senkrecht auf eine Fläche oder einen Flächenbereich. Drucklasten können 

NICHT an Punkten oder Kurven aufgebracht werden. Eingegeben werden 

der Betrag ( positiv oder negativ = Zug ) und die räumliche Verteilung 

( gleichmässig, interpoliert oder als Funktion der Koordinaten ). 

Lagerlasten: definiert man mit MM: ... Modell > Lasten > Neu > Lagerlast und sind 

eine Näherungssimulation der Lastverteilung in einer Bohrung durch eine 

Achse, Welle oder Stange. Diese Last wirkt sich in der Regel kegelförmig 

aus. Die Lagerlast wird durch die Wahl der Bohrung, der Richtung des Lastvektors 

( Von = Startpunkt, Nach = Endpunkt ), sowie den Betrag definiert. 

Start- und Endpunkt können über Koordinaten eingegeben werden, besser 

ist es aber, mit der Schaltfläche "�" die gewünschten (Bezugs-) Punkte zu 

wählen oder zu erzeugen. Die Lagerlast kann auch durch Wahl der Bohrung 

und Eingabe der Lastkomponenten ( X, Y, Z ) definiert werden. 

Dialogfenster "Kraft/Moment" für Flächenlast Dialogfenster "Lagerlast": Lagerlast definiert 

mit Richtung und Betrag 

Gravitationslasten: werden mit MM: ... Modell > Lasten > Neu > Schwerkraft definiert und 

simulieren den Einfluss der Schwerkraft auf das Modell durch Eingabe einer 

schwerkraftbedingten Beschleunigung ( Länge/Zeit² ). Die Eingabe 

erfolgt immer relativ zum GKS (WCS), auf Vorzeichen achten !


Zentrifugallasten: werden mit MM: ... Modell > Lasten > Neu > Zentrifugal definiert und 

simulieren eine Starrkörperdrehung des Modells. Sie werden durch die 

Winkelgeschwindigkeit ( in rad/s ) und/oder die Winkelbeschleunigung 

( in rad/s² ) relativ zum GKS (WCS) definiert. Außerdem muss jeder 

Lastkomponente eine Achse durch Angabe von zwei Punkten zugeordnet 

werden ( ideal: vorher definierte Bezugspunkte verwenden ! ). 

Temperaturlasten: ( MM: ... Modell > Lasten > Neu > Temperatur ) simulieren eine 

Temperatur, die am Modell aufgebracht wird. Mit Globale Temp wird 

eine gleichmäßige Temperaturänderung ( definiert durch Modelltemperatur 

und Referenztemperatur = Temperatur bei der Modell spannungsfrei ist ) 

aufgebracht. Mit MEC/T Temp wird über das gesamte Modell eine 

thermische Last angelegt, die auf einem Temperaturfeld aus einer 

stationären oder transienten Wärmeanalyse ( THERMAL ) basiert. Mit 

Aussen Temp kann ein außerhalb berechnetes oder gemessenes 

Temperaturfeld importiert werden. 

Dialogfenster "Druck" für Drucklast Dialogfenster "Gravitation" für Gravitationslast


3.6. Thermische Randbedingungen und Lasten 

für Pro/MECHANICA – THERMAL 

Der Modul THERMAL dient häufig dazu, ein Temperaturfeld ( = Temperaturverteilung im 

Modell ) zu errechnen, welches auch als Belastung für eine Strukturanalyse verwendet werden 

kann. Auch hier können RB und Lasten durch Anwählen von Symbolen definiert werden. 

Vorgegebene Temperatur definieren: 

MM: MECHANICA > Thermal > Modell > Rand Bedingn > Neu > Vorgeg Temp 

Mit Option Neu kann an einem Punkt, einer Kante/Kurve oder einer Fläche eine 

Temperatur ( nur reelle Werte eingeben ) definiert werden; auch diesem RB-Satz wird ein 

Namen gegeben, Bearbeiten und Löschen erfolgt wie bei Strukturrandbedingungen. 

Konvektionsbedingung definieren: 

MM: MECHANICA > Thermal > Modell > Rand Bedingn > Neu > Konvekt RB 

Mit Option Neu wird an einem Punkt, einer Kante/Kurve oder einer Fläche eine 

Konvektionsbedingung durch Eingabe des Wärmeübergangskoeffizienten ( Wärme/Zeit 

pro Grad pro Flächeneinheit z.B. W / mm² K ) und der Umgebungstemperatur ( z.B. in 

°C ) definiert. 

Als Wärmelasten werden abhängig vom Objekt, auf dem die Last aufgebracht wird, 

entweder die Gesamtlast Q oder die Wärme/Zeit pro Längeneinheit (Kante/Kurve) oder die 

Wärme/Zeit pro Flächeneinheit (Fläche) eingegeben (MM: MECHANICA > Thermal > 

Modell > Wärmelasten). Wärmelasten simulieren eine interne Wärmeentwicklung oder 

einen Wärmefluss im Inneren des Modells. 

Zeitabhängige Konvektionsbedingungen und Wärmelasten spielen nur bei einer transienten 

Wärmeanalyse eine Rolle ! 

Dialogfenster 

"Vorgegebene Temperatur" Dialogfenster "Wärmelast" 

Modellbaum mit Simulations-KEs (Flächenbereiche), thermischen und 

statischen Randbedingungssätzen und Lastsätzen: 

Die mit einer stationären Wärmeanalyse berechnete Temperaturverteilung 

(THERMAL) wird als Temperaturlast für eine statischen Analyse 

(STRUCTURE) zur Berechnung der Spannungen und Verformungen beim 

Abkühlen verwendet. ( Beispiel von R. Poganitsch)


3.7. Materialien definieren 

MM: MECHANICA > Structure (oder Thermal) > Modell > Materialien öffnet das 

Dialogfenster "Materialien" mit den Listen "Materialien in Bibliothek" und "Materialien im 

Modell" und den Schaltflächen: 

"Zuweisen" von Material an Bauteile, Baugruppen oder Elementflächen/Flächen. Aus der 

Liste Materialien in Bibliothek kann man ein Material wählen und mit ">>>" 

ins Modell kopieren; üblicherweise wählt man ein Material aus der 

Materialbibliothek. 

"Bearbeiten" zeigt das Dialogfenster "Materialdefinition" mit seinen Eigenschaften ( für 

Strukturmechanik, Wärme oder Bewegung ) in der korrekten Einheit. Mit 

"f(x)" kann man Materialwerte als Funktion ( temperaturabhängig ) oder 

tabellarisch festlegen, mit "p" einen Pro/ENGINEER - Parameter wählen 

oder erzeugen. 

"Neu" um ein neues Material zu definieren und dem Modell hinzuzufügen. 

"Löschen" löscht das gewählte Material vom Modell. 

Dialogfenster "Materialien" 

Mit MM: MECHANICA > Structure (oder Thermal) > Modell > Mat Orientngen können 

spezielle Materialorientierungen ( orthotrop, transvers-isotrop ) erzeugt und bearbeitet werden; 

normalerweise werden Materialien als isotrop angesehen. 

3.8. Kontaktbereiche definieren ( falls nötig ) 

MM: MECHANICA > Structure (oder Thermal) > Modell > Verbindungen > Kontaktbereiche 

Ein Kontaktbereich ist ein Bereich einer Fläche, der eine andere Fläche des Modells bei der Analyse 

berührt oder der zwischen zwei Flächenbereichen unterschiedlicher Bauteile liegt. Kontaktbereiche 

werden NUR im Verlauf einer Kontaktanalyse auf Änderungen untersucht. Will man einen 

Kontaktbereich für einen Flächenbereich definieren, muss dieser Bereich vorher definiert worden 

sein.


3.9. Messgrößen definieren 

MM: MECHANICA > Structure (oder Thermal) > Modell > Messgrößen 

Messgrößen sind Skalarwerte ( skalare Ergebniswerte ), die Pro/MECHANICA im Laufe einer 

Analyse oder Designstudie berechnet. Messgrößen sind ein hervorragendes Mittel bei der Analyse 

des Modellverhaltens. Messgrößen werden als Ziele einer Optimierungsstudie und als Grenzwerte 

für die Optimierung verwendet. 

Es gibt zwei Arten von Messgrößen: 

Vordefinierte Messgrößen gelten für das gesamte Modell ( globale Messgrößen ) und decken 

einen grossen Bereich der Aspekte ab, die in der Regel untersucht 

werden. Mechanica berechnet automatisch alle Messgrößen, die für 

die jeweilige Analyseart geeignet sind: 

In STRUCTURE z.B. diverse Spannungen ( Von-Mises- 

Vergleichsspannung, max. Hauptspannung., max. Spannungskomponenten 

im GKS, niedrigste positive Hauptspannung ), 

Gesamtdehnungsenergie, max. Verschiebung und Drehung im 

Modell und Komponenten im GKS, Massenträgheitsmomente 

komponentenweise im GKS, Schwerpunkt im GKS,etc. 

In THERMAL z.B. max.Wärmeflussdichte, max.Temperatur,etc. 

Benutzerdefinierte Messgrößen untersuchen die gleichen Werte wie die vordefinierten 

Messgrößen aber an einem bestimmten Punkt im Modell 

( Punktmessgröße ) oder innerhalb eines benutzerdefinierten Radius 

um einen Punkt ( Nahe Punkt ) über einen bestimmten Zeitraum, 

über eine bestimmte Frequenz ( lokale Messgrößen ). 

Im Dialogfenster "Meßgrößendefinition" gibt man den Meßgrößennamen und eine 

Beschreibung ein und wählt den Größe und die Komponente der gewünschten Messgröße. 

Mit Raumberechnung definiert man die Methode: 

An Punkt eine lokale Messgröße wird am gewählten Bezugspunkt berechnet. 

Maximum Nahe Punkt berechnet eine lokale Messgröße innerhalb einer Kugel mit 

Minimum benutzerdefinierten Radius um den gewünschten Punkt 

Max.Absolutwert ( Punkt mit Schaltfläche "Wählen/Umdefinieren..." wählen ). 

Maximum Über Modell behandelt den Wert als globale Messgröße und sucht im 

Minimum gesamten Modell nach dem entsprechenden Wert. 

Max.Absolutwert 

Im Listenfeld im unteren Bereich des Dialogfeldes wird angeführt, für welche Analysen die 

gewählte Messgröße berechnet wird. 

Wurden schon benutzerdefinierte Messgrößen erzeugt, wird stattdessen das Dialogfenster 

"Messgrößen" gezeigt, in dem die definierten Messgrößen aufgelistet sind und diese umdefiniert, 

gelöscht oder kopiert werden können oder neue erzeugt werden können ( mit Schaltflächen ). 

Sowohl in STRUCTURE als auch in THERMAL kann man Messgrößen definieren, die auf 

Pro/ENGINEER – Parametern basieren. 

Information über aktuell gültiges Koordinatensystem am Beginn der Messgrößendefinition


Dialogfenster "Messgrößendefinition" 

Dialogfenster "Messgrößen"

Pro/M - Structure Modell analysieren Seite: 4.1 

4. Modell analysieren 

Dieser Abschnitt beschreibt, wie eine Analyse definiert wird, wie eine Analyse berechnet ( ein 

Rechenlauf durchgeführt ) wird und welche Möglichkeiten Pro/MECHANICA zur Überprüfung 

der Ergebnisse bietet. 

4.1. Analyse definieren 

MM: MECHANICA > Structure ( oder Thermal ) > Analysen/Studien öffnet das Dialogfenster 

"Analysen und Designstudien". Gewünschten Analysetyp ( statische Analyse, Modalanalyse, 

Beulanalyse, dynamische Analyse, etc. ) in PDM: > Datei wählen. Wurden schon Analysen 

definiert, können sie mit den Optionen im Kontextmenü bearbeitet, kopiert, gelöscht, gestartet und 

gestoppt werden. Mit einem Doppelklick kann man die Analysedefinition bearbeiten. 

Im Dialogfenster "Definition der ... Analyse" wird die gewünschte Analyse definiert: 

Name: gewünschter Name für die Analyse; ist gleichzeitig auch der Name des Ordners 

(Verzeichnisses), der alle Daten der Analyse enthält ! 

Aus den Listen der Randbedingungen und der Lasten die gewünschten Sätze auswählen; eine 

statische Analyse darf nur einen Randbedingungssatz, kann aber mehrere Lastsätze enthalten. 

Im Register "Konvergenz": 

Methode: anhand der Konvergenz erkennt man die Genauigkeit der Ergebnisse; wenn die 

Analyse nicht konvergiert, muss das Modell verändert werden ! 

Zur Verfügung stehen: 

Adaptive Mehrfach-Konvergenz: ( für jedes Modell verwendbar ) 

Beim Berechnen wird für jede Kante der Polynomgrad erhöht bis die Konvergenzkriterien erfüllt sind. Die 

Analyse konvergiert, wenn die Differenz zwischen dem Ergebnis des letzten und vorletzten Rechenlaufes 

innerhalb des %-Satzes liegt, den man für die Konvergenz festgelegt hat ( für eine statische Analyse verwendet 

man als Konvergenzkriterium meist "Lokale Verschiebung und Lokale Dehnungsenergie" ). Weiters können 

minimaler und maximaler Polynomgrad für den Rechenlauf eingestellt werden.

Seite: 4.2 Modell analysieren 

Mögliche Konvergenzkriterien für verschiedene Analysetypen sind z.B.: 

Statische Analyse: Lokale Verschiebung, Lokale Dehnungsenergie und globale RMS-Spannung 

Modalanalyse: Frequenz, Lokale Verschiebung und Lokale Dehnungsenergie und RMS-Spannung 

Beulanalyse: Beullastfaktor, Lokale Verschiebung und Lokale Dehnungsenergie und RMS-Spannung 

Stationäre thermische Analyse: Lokale Temperaturen, Lokale und globale Energienormen 

Adaptive Einschritt-Konvergenz: ( voreingestellt für viele Analysen ) 

Es erfolgt ein erster Rechenlauf mit Polynomgrad 3 und es werden die lokalen Spannungsfehler ermittelt; 

anhand dieses Fehlers wird eine neue Polynomgradverteilung ermittelt und es erfolgt ein zweiter Rechenlauf. 

Schnelldurchlauf: 

Ein Rechenlauf mit Polynomgrad 3 um zu kontrollieren, ob die Analyse korrekt ist oder schwerwiegende 

Probleme im Modell auftreten. 

Beispiel einer statischen Analyse Beispiel einer Modalanalyse (Eigenfreqenzanalyse) 

Im Register "Ausgabe": 

Plotraster: gibt den Detailgrad für Ergebnisberichte von Analysen an und legt fest, wie oft 

eine Kante oder Fläche unterteilt wird ( üblicherweise 4 – 6 ). 

Durch Aktivieren / Deaktivieren der Kontrollkästchen legt man fest, welche Ergebnisse berechnet 

werden sollen: 

Spannungen: alle Spannungen werden berechnet; erfordert viel Speicherplatz. 

Rotationen: um alle Achsen des GKS; für Volumenelemente hat die Rotation immer den 

Wert 0 und kann daher deaktiviert werden. 

Reaktionen: Reaktions-Kräfte und -Momente werden berechnet. 

Bei anderen Analysen sind andere bzw. zusätzliche Einstellungen zu tätigen: 

Modalanalyse: Anzahl der Eigenmoden ( die berechnet werden sollen ) oder Frequenzbereich ( in 

dem die gesuchten Moden liegen ), Randbedingungen ( eingespannt = mit 

Randbedingung; Starrkörperbewegung suchen ). 

Beulanalyse: Erfordert eine zuvor durchgeführte statische Analyse mit den gewünschten Randbedingungen 

und Lasten. Für die gewünschte Anzahl von Beulformen wird die 

kritische Last, bei der das Modell zu beulen beginnt (Beullastfaktor), berechnet. 

Wärmeanalyse: für eine statische Analyse muss mindestens ein RB-Satz gewählt werden, es 

können aber kein, ein oder mehrere Lastsätze verwendet werden. 

Weitere Informationen und Details zu den Analysetypen siehe Online-Hilfe.


4.2. Analyse berechnen – Rechenlauf durchführen 

MM: MECHANICA > Structure ( oder Thermal ) > Analysen/Studien öffnet das Dialogfenster 

"Analysen und Designstudien", in dem alle definierten Analysen aufgelistet sind. 

Nun wählt man im Dialogfenster "Analysen und Designstudien" die gewünschte Designstudie 

( Analyse ) für den Rechenlauf aus der Liste; wegen der Speicherauslastung soll man nur eine 

Designstudie auf einmal berechnen lassen ! 

Symbole im Dialogfenster "Analysen und Designstudien" : 

Studienstatus anzeigen 

Einstellungen für den Rechenlauf konfigurieren 

Rechenlauf stoppen 

Rechenlauf starten 

Studie löschen 

Studie kopieren 

Studie bearbeiten 

Öffnet das Dialogfenster "Einstellungen für Rechenlauf", in dem man kontrollieren soll, 

ob die Verzeichnisse für Ausgabedateien und für temporäre Dateien richtig definiert sind 

( können ggf. über geändert werden ); darunter kann festgelegt werden ob Elemente 

einer bestehenden Studie verwendet werden sollen. Normalerweise generiert 

Pro/MECHANICA die Elemente einer Studie automatisch. 

Weiters kann das Ausgabedatei-Format ( Binär oder ASCII ) gewählt werden und mit dem 

Kontrollkästchen "Speicherzuteilung" kann man dem Solver mehr oder weniger 

Arbeitsspeicher zuweisen ( Voreinstellung 128 MB ) – vor allem bei großen Berechnungen 

wichtig... ( genauere Informationen dazu siehe Online-Hilfe ) 

Mit dem Kontrollkästchen "Iterativen Gleichungslöser verwenden" kann statt dem Block- 

Solver der iterative Solver verwendet werden. Man kann ihn verwenden, wenn der 

Festplattenspeicher für die Berechnung mit dem Gleichungslöser nicht ausreicht oder die 

Berechnung mit dem Gleichungslöser zu lange dauert – genaueres siehe Online-Hilfe. 

Sehr häufig kontrolliert man einfach die Verzeichnisse und akzeptiert mit "OK" die 

anderen Einstellungen. 

Startet man einen Rechenlauf, erscheint die Kontrollfrage "Wollen Sie Fehlersuche ?" 

sowie Hinweise auf zu erwartende singuläre Spannungskonzentrationen bei Punktlasten 

und Punktrandbedingungen. Weitere wichtige Schritte sind: 

Studienstatus anzeigen um über den Ablauf der aktuellen Berechnung informiert zu 

werden. Nach Abschluss des Rechenlaufes kann man sich im Status-Fenster den gesamten 

Rechenbericht ansehen und Informationen kontrollieren; der Rechenbericht enthält 

Informationen über die Einheiten, das Modell, Rechenzeit, Speicherbelegung, max. 

Polynomgrad, Fehlerabschätzungen, Masseneigenschaften des Modells, alle Messgrößen 

für jeden Lastsatz, das Konvergenzergebniss der Analyse, etc. 

Mit dem Schalter � Ausführlicher Status enthält zusätzliche Informationen über die 

Designstudie ( Analyse ) wie Rechendauer und Speicherbelegung für jeden Rechenschritt, 

Fehlermeldungen, etc. 

Wurde eine Studie gestoppt, kann mit PDM: Rechenlauf > Neu starten... die Berechnung einer 

zuvor unterbrochenen Studie wieder aufgenommen werden. 

Nach einer erfolgten Designstudie startet man den Rechenlauf einer anderen Designstudie oder 

verlässt das Dialogfenster "Analysen und Designstudien" mit "Schließen".


4.3. Ergebnisse überprüfen 

MM: MECHANICA > Structure ( oder Thermal ) > Ergebnisse öffnet die Benutzeroberfläche 

zur Ergebnisauswertung, in dem man die gewünschten Ergebnisfenster definieren, bearbeiten, 

anzeigen und ausgeben kann. 

Symbole zur Ansichtssteuerung und Animationssteuerung 

Gewähltes, aktives Ergebnisfenster (gelb umrandet) ausblenden. 

Öffnet Dialogbox "Ergebnisfenster anzeigen" um auszuwählen, welche 

Ergebnisfenster angezeigt werden sollen (Mehrfachwahl möglich). 

Löschen von Ergebnisfensterdefinitionen (Auswahl aus Liste). 

Ergebnisfensterdefinition des angezeigten aktiven Fensters kopieren. 

Ergebnisfensterdefinition des gewünschten Fensters (Auswahl aus Liste) 

oder des angezeigten aktiven Fensters (gelb umrandet) bearbeiten. 

Neues Ergebnisfenster definieren. 

Angezeigte Ergebnisfenster drucken oder in Datei ausgeben; 

verschiedene Ausgabeformate ( JPEG, TIFF, BMP, Postscript ) möglich. 

Angezeigte Ergebnisfensterdefinitionen in einer *.rwd - Datei speichern 

("Speichern" bzw. "Speichern unter" Datei mit gewünschten Namen). 

Gespeicherten Satz von Ergebnisfensterdefinitionen laden, d.h. eine 

*.rwd - Datei öffnen. Alle definierten Fenster werden angezeigt. 

Alle Befehle und zusätzliche spezielle Befehle können über die Pull-Down-Menüs aufgerufen 

werden ( siehe Kap. 4.3.2. ). 

Normalerweise überprüft man zwei Ergebnisarten einer berechneten Designstudie: 

Ergebnisse für Konvergenz: in GRAPHEN wird gezeigt, wie die Werte konvergieren; weiters 

kann man eine FARBFLÄCHEN-Darstellung definieren, die über die Polynomgrade an 

den Elementkanten informiert. Diese Art von Graphen stehen nur für die Adaptive 

Mehrschritt-Konvergenz zur Verfügung. Bei der Adaptiven Einschritt-Konvergenz 

überprüft man die Qualität der Lösung anhand des quadratisch gemittelten 

Spannungsfehlers (RMS) in der Status-Datei. 

Ergebnisse für Spannungen, Verschiebungen, etc. am verformten oder unverformten Modell in 

FARBFLÄCHEN-, ISOLINIEN- oder VEKTOR-Darstellung oder ANIMATION. 

Spannungen entlang von (zu wählenden) Modell-Kurven/Kanten (z.B. Spannungen an 

Bauteilkante, entlang Lochrand, etc.) können auch als GRAPHEN (Spannungen über 

Kurvenlänge, Schnittgrößenverlauf bei Balkenmodell) dargestellt werden. 

Konzept von Pro/MECHANICA: 

Jedes Ergebnis ( z.B. Vergleichsspannung, Verformung, etc. ) wird in einem eigenen 

Ergebnisfenster dargestellt, für jedes Ergebnis muss ein eigenes Ergebnisfenster definiert werden. 

Dadurch können dann leicht mehrere Ergebnisse gemeinsam am Bildschirm dargestellt (angezeigt) 

werden.


4.3.1. Ergebnisfenster definieren 

� Symbol "Neue Definition einfügen" oder PDM: Einfügen > Ergebnisfenster... öffnet 

das Dialogfenster "Ergebnisfensterdefinition". Gewünschten Fensternamen ( sinnvollen 

Namen z.B. Verformung, Spg_XX, Spg_VM, etc. ) und ggf. Titel eingeben. 

� Unter Studienauswahl den Ordner der gewünschten Designstudie ( Ordner der Ergebnisse ) 

suchen und auswählen ( KEINEN Doppelklick, nur anwählen ! ) und "Öffnen". 

� Nun gewünschte Analyse wählen bzw. kontrollieren. Es wird angegeben, um welche Studie 

welcher Analyse es sich handelt. Wurden mehrere Lastfälle definiert, kann man wählen, für 

welchen Lastfall die Ergebnisse angezeigt werden sollen. Es können auch mehrere Lastfälle 

überlagert werden, wobei beim Überlagern noch jeder Lastfall skaliert werden kann. 

Register "Größe" Register "Darstellungsort" 

� Im Register "Größe" darzustellende Größe und gewünschte Komponente wählen: 

Spannung ( Von-Mises-Vergleichspannung, Spannungskomponenten XX, YY, ZZ, max./min. 

Hauptspannung,...), Verschiebung ( Betrag, Komponente ), Dehnung, Kraft, Moment, etc. 

� Unter "Darstellungstyp" wählt man – abhängig vom darzustellenden Ergebnis – das 

gewünschte Anzeigeformat: Farbfläche ( bis zu 15 Stufen ), Vektoren, Isolinien, Graph, etc. 

� Im Register "Darstellungsort" den Modellbereich wählen, für den die Ergebnisse angezeigt 

werden sollen: am gesamten Modell ( Alle ) oder Teilbereiche ( ausgewählte Balken, Kurven, 

Flächen, Volumen ); bei Schalenelementen ob Werte für Ober/Unterseite oder Maximum 

angezeigt werden sollen; etc. 

� Im Register "Darstellungsoptionen" kann eingestellt werden, ob die Darstellung am verformten 

Modell ( Verformt ) erfolgen soll und für einige Ergebnisarten kann auch eine Animation 

definiert werden. Auch kann man die Anzahl der Legendenstufen ( Vorgabe: 9 ) einstellen und 

wählen, ob man Isolinien mit/ohne Beschriftung angezeigt haben möchte, ob Farbübergänge 

verwendet werden sollen und ob die Elementkanten angezeigt werden sollen. 

Verformt: aktivieren, wenn Ergebnisse am verformten Modell angezeigt werden sollen. Es 

kann auch das unverformte Modell überlagert werden. Die Skalierung kann in 

Prozent der maximalen Verformung oder als Skalierfaktor eingestellt werden.


Animation: wenn aktiviert, können Ergebnisse animiert dargestellt werden. Definiert werden 

dabei die Anzahl der Bilder und der gewünschte Ablauf der Animation 

( Wiederholen, Umkehren, Wechselnd – einfach ausprobieren ! ). Ist Animation 

aktiviert, ist KEINE dynamische Abfrage möglich ( siehe 4.3.2. Ergebnisfenster 

anzeigen ) 

� Die Definition der Inhalte des Ergebnisfensters mit "OK" abschließen oder mit "OK und 

Anzeigen" gleich anzeigen. 

Dialogfenster "Ergebnisfenster anzeigen" 

Register "Darstellungsoptionen" Dialogfenster "Ergebnisfenster laden" 

Weitere Schaltflächen zum Bearbeiten und Anzeigen von Ergebnisfenstern: 

Nach Auswahl des gewünschten Ergebnisfensters wird wieder das Dialogfenster 

"Ergebnisfensterdefinition" geöffnet, in dem man nun alle Einstellungen ändern kann. 

Kopiert Einstellungen des aktuellen (gelb umrandeten) Ergebnisfensters und öffnet das 

Dialogfenster "Ergebnisfensterdefinition" um Einstellungen bearbeiten zu können. 

Öffnet ein Dialogfenster zur Auswahl der Ergebnisfenster, die gelöscht werden sollen, 

oder löscht die Definition des aktuellen (gelb umrandeten) Ergebnisfensters. 

Öffnet das Dialogfenster "Ergebnisfenster anzeigen", in dem ALLE Ergebnisfenster 

markierten werden können, die gleichzeitig am Bildschirm angezeigt werden sollen. 

Eine Kurzbeschreibung der Möglichkeiten und Optionen beim Anzeigen von 

Ergebnisfenstern enthält Kap. 4.3.2. Ergebnisfenster anzeigen. 

Speichert die Ergebnisfenster-Definition aller aktuell angezeigten Ergebnisfenster in 

einer Datei vom Typ *.rwd (Result-Window-Definition-File); sinnvoll, wenn man 

Ergebnisfenster definiert hat, die man später wieder anschauen/herzeigen möchte. 

Öffnet das Dialogfenster "Ergebnisfenster laden", in dem eine zuvor gespeicherte 

Ergebnisfenster-Definitionsdatei ( *.rwd ) gewählt werden kann. Mit "OK" wird die 

Datei geladen und alle definierten Ergebnisfenster angezeigt. 

Öffnet das Dialogfenster "Drucken", um alle aktuell angezeigten Ergebnisfenster 

auszudrucken oder in Datei auszugeben. Man kann zwischen verschiedenen 

Ausgabeformaten ( JPEG, TIFF, BMP, Postscript ) wählen.


Beispiele für Ergebnisfensterinhalte für eine STATISCHE ANALYSE: 

A) Von-Mises-Vergleichspannung: ( sinngemäß für andere Spannungen ) 

Fenstername: Spg_VM Titel: beliebigen Text oder weglassen 

Studienauswahl: Ordner der Designstudie, Analyse u.ggf. Lastsatz wählen 

Darstellungstyp: Farbfläche 

Größe: Spannung Komponente: Von Mises 

Darstellungsort: Alle 

Darst.Optionen: 9 Stufen � Verformt 

eventuell: � Elementkanten anzeigen 

� Animation mit: 8 Bilder; Wiederholen, Umkehren oder Wechseln 

B) Verformung: ( nur verformtes Modell ) 

Fenstername: Verformung1 Titel: beliebigen Text oder weglassen 


Darstellungstyp: Farbfläche (für Farbflächendarstellung der Verformung) 

Vektoren (Verschiebungen in Vektordarstellung, nur bei Typ Betrag möglich) 

Modell (nur verformtes Modell) 

Größe: Verschiebung Komponente: Betrag (oder gewünschte Komponente im gewünschten 

Koordinatensystem) 


Darst.Optionen: je nach Darstellungstyp 

9 Stufen � Verformt ( mit / ohne Überlagern unverformt ) 

eventuell: � Elementkanten anzeigen und � Flächen schattieren (bei Typ: Modell) 

� Animation mit: 8 Bilder; Wiederholen, Umkehren oder Wechseln 

C) Ergebnisse entlang einer Kante (Kurve): (bei Volumenmodellen, Balkenmodellen, etc.) 

Fenstername eingeben und Titel (beliebig) eingeben 


Darstellungstyp: Graph 

Größe: Spannung Komponente: Von Mises, XX, YY, etc. 

Balkenres. Moment / Kraft Komponente (X, Y, Z) geeignet wählen (Balkenmodell) 

Ort des Graphen: "Kurve" und mit gewünschte Kurven / Kanten im Modell wählen ( mehrere OHNE 

Strg-Taste anklicken; mit mittlerer Maustaste beenden ); geeignetes Kurvenzugende für linke 

Seite des Graphen ( = Beginn der horizontalen Diagrammachse ) wählen. 

Beispiele für Ergebnisfensterinhalte für eine MODALANALYSE: 

A) Verformungsanimation der Eigenmodes: 

Fenstername eingeben und Titel (beliebig) eingeben 

Studienauswahl: Ordner der Designstudie, Analyse wählen 

Eigenmode-Nummer wählen oder Mode-Kombination auswählen (vor einer Kombination ist es sinnvoll jeden 

Mode alleine zu untersuchen); Skalierung geeignet eingeben oder Skalierung 1 lassen 

Darstellungstyp: Farbfläche oder Modell 

Größe: Verschiebung Komponente: Betrag 


Darst.Optionen: je nach Darstellungstyp 

9 Stufen � Verformt mit � Überlagern unverformt 

Skalierung geeignet wählen... 

eventuell: � Elementkanten anzeigen und � Flächen schattieren (bei Typ: Modell) 

� Animation mit: 8 (oder mehr) Bilder; Typ: Wechseln 

B) Spannungen bei Eigenmodes: 

Fenstername und Titel eingeben, Ordner wählen, Eigenmode (oder Eigenmode-Kombination) wählen 

Darstellungstyp: Farbfläche 

Größe: Spannung Komponente: Von Mises (oder Komponente oder Hauptspannung) 


Darst.Optionen: 9 Stufen � Verformt ggf. mit � Überlagern unverformt 

eventuell: � Elementkanten anzeigen 

� Animation mit: 8 (oder mehr) Bilder; Typ: Wechseln


4.3.2. Ergebnisfenster anzeigen 

Öffnet man mit das Dialogfenster "Ergebnisfenster anzeigen", wählt die gewünschten 

Fenster und klickt "OK", werden ALLE Ergebnisfenster, die in der Liste Anzeigen markiert sind 

gleichzeitig im Fenster "Ergebnisse" am Bildschirm dargestellt ( wählt man nur 1 Ergebnisfenster, 

wird auch nur 1 Fenster dargestellt ). Beendet man das Dialogfenster "Ergebnisfensterdefinition" 

mit "OK und Anzeigen", wird das Ergebnisfenster gleich anzeigt. 

Je nach Ergebnisfenster kann man nun mit den Symbolen zur Ansichtssteuerung und Animationssteuerung 

die Ergebnisse untersuchen. 

Viele weitere Möglichkeiten zur Ergebnisanalyse findet man in den Pull-Down-Menüs. Nicht 

immer sind alle Optionen vorhanden; sind mehrere Fenster dargestellt, muss das Ergebnisfenster, in 

dem die Optionen ausgeführt werden sollen, angeklickt werden: 

PDM: Ansicht steuert mit den Optionen Bildaufbau, Standard, Neu einpassen, Gespeicherte 

Ansichten... und Drehen/Verschieben/Zoomen ( öffnet ein Dialogfenster zur 

detaillierten Definition der Ansichtsoptionen und Orientierung ) die Darstellung. 

Anzeige öffnet das Dialogfenster "Ergebnisfenster anzeigen". 

PDM: Einfügen > Schnitt-/Abdeckflächen... öffnet das Dialogfenster "Ergebnisflächendefinition" 

um "in das Modell hineinsehen zu können". 

Der Typ Schnittflächen ermöglicht in einem Fenster mit FARBFLÄCHEN- oder 

ISOLINIEN-Darstellung einen Schnitt durch das Modell zu legen. Daraufhin werden 

die Ergebnisse nur für diese Schnittfläche angezeigt. 

Abdeckflächen ermöglicht in einem Fenster mit FARBFLÄCHEN- oder 

ISOLINIEN-Darstellung Teile des Modells wegzunehmen. Daraufhin werden die 

Ergebnisse nur für das restliche Modell angezeigt. 

Dialogfenster für Abdeck- und Schnittflächen Beispiel für Abdeckfläche (Tiefe 50% in XY-Ebene) 

Mit PDM: Bearbeiten > Abdeckfläche und Schnittfläche können die Ergebnisflächendefinitionen 

umdefiniert werden. Will man wieder das gesamte Modell 

darstellen, entfernt man die Ergebnisflächen mit PDM: Bearbeiten > Abdeckfläche 

löschen und Schnittfläche löschen. 

PDM: Einfügen > Anmerkung... öffnet das Dialogfenster "Notiz" um erklärenden Text 

(mit/ohne Hinweislinie) zu erzeugen oder interessante Modellbereiche im 

Ergebnisfenster mit Kreisen, Rechtecken oder frei skizziert markieren zu können. 

PDM: Info > Dynamische Abfrage ermöglicht die Abfrage einzelner Werte in einer FARB- 

FLÄCHEN-Darstellung ( wenn Animation deaktiviert ist ). Klick man mit der linken 

Maustaste an eine gewünschte Stelle, wird der Wert an dieser Stelle angezeigt. Man


kann sich auch die maximalen und minimalen Werte im Modell oder in der Ansicht 

anzeigen lassen und Abfragemarken löschen (Abfragemarken bereinigen). 

PDM: Format > Ergebnisfenster... öffnet das Dialogfenster "Ergebnisfenster formatieren", in 

dem man die Hintergrundfarbe und die Sichtbarkeit von Titel, Beschriftung, 

Koordinatensysteme, Legende, Isolinienbeschriftungen und Anmerkungen einstellen 

kann. 

PDM: Format > Legende öffnet ein Dialogfenster, um die Stufung der Farbskala bei FARB- 

FLÄCHEN und ISOLINIEN-Darstellung bearbeiten zu können. Mit PDM: 

Bearbeiten > Legendenwert... können die Werte einzelner Zeilen der Legende 

bearbeitet werden. Ändert man die erste oder letzte Stufe erscheint eine 

Kontrollfrage, ob die Stufen neu verteilt werden sollen. 

Dialog um einzelne Legendenzeile zu bearbeiten 

PDM: Format > Graph öffnet das Dialogfenster "Graphfenster-Optionen", um Skalierung der 

X- und Y-Achse, die Achsenbeschriftung, Einstellungen der Kurven ( Farbe, 

Linienart, Symbole ), die Beschriftung des Ergebnisfensters und die 

Hintergrundfarbe bearbeiten zu können. 

PDM: Hilfsprogramme enthält Befehle um Legenden und Graphikskalierungen verschiedener 

Ergebnisfenster anpassen zu können bzw. Anpassungen wieder aufheben zu können. 

Weiters kann die Legende zurückgesetzt werden und Isolinien können neu 

beschriftet werden. 

PDM: Fenster > Vollbildanzeige ist ein Schalter um ein Fenster auf Maximum zu vergrößern. 

PDM: Datei > Speichern bzw. Speichern unter... speichert die Ergebnisfenster-Definition aller 

aktuell angezeigten Ergebnisfenster in einer Datei vom Typ *.rwd (Result-Window- 

Definition-File); sinnvoll, wenn man Ergebnisfenster definiert hat, die man später 

wieder anschauen/herzeigen möchte. 

PDM: Datei > Exportieren um eine Bilddatei ( JPEG, TIFF, etc. ) oder einen Bericht in HTML- 

Format ( HTML-Bericht ) zu erzeugen. Bei Ergebnisfenstern vom Typ Graph 

können die Ergebnisse in eine Textdatei ( Graphbericht... ) oder in eine Excel-Datei 

exportiert werden, von Animationen können MPEG-Dateien erzeugt werden. 

PDM: Datei > Drucken öffnet ein Dialogfenster um das Ergebnisfenster auf einem Drucker oder 

in eine Datei (verschiedene Formate wie PostScript, HPGL, TIFF, JPEG) 

auszugeben. 

Mit PDM: Datei > Ergebnisse verlassen beendet man die Ergebnisauswertung. 

Die Ergebnisfensterdefinition und -anzeige erfolgt im Modus THERMAL analog.

Pro/M - Structure Modelländerungen – Optimierung Seite: 5.1 

5. Modelländerungen festlegen – Modell optimieren 

Nach dem Durchführen einer Analyse und dem Überprüfen der Analyseergebnisse kann man das 

Modell mit Pro/MECHANICA optimieren oder eine Variantenuntersuchung am Modell 

durchführen. Dazu muss man zuerst definieren, welche Formänderungen des Modells zum 

gewünschten Ergebnis führen können und welche Parameter des Modells dafür geändert werden 

müssen. 

5.1. Änderungen am Modell durchführen 

( Vorbereitung für Sensitivitätsstudien und Optimierungsstudien ) 

Die Vorbereitung für Sensitivitätsstudien und Optimierungsstudien erfolgt in 2 Schritten: 

� Designparameter hinzufügen, überprüfen und verändern. 

� Formänderungen im Modell überprüfen ( Formüberblick und Formanimation ). 

5.1.1. Designparameter definieren 

Mit Designparametern wird festgelegt, was sich am Modell ändern soll; man definiert mit ihnen die 

Art der Änderung und den Änderungsbereich. Designparameter können definiert werden für 

� Unabhängige Bemaßungen von Pro/ENGINEER, die allerdings nicht als abhängige 

Bemaßungen einer Beziehung definiert sein dürfen. 

� Numerische Parameter von Pro/ENGINEER, die völlig unabhängig sind, d.h. sie dürfen 

weder auf der linken noch der abhängigen (rechten) Seite einer Beziehung erscheinen ! ( siehe 

auch Online-Hilfe unter "Pro/ENGINEER - Parameter definieren" ). 

� Balkenquerschnitte 

Das Erstellen von Designparametern erfolgt in zwei Schritten: 

1.Schritt: Modell für das Verwenden von Designparametern vorbereiten, d.h. z.B. die 

gewünschten Bemaßungen in Pro/ENGINEER benennen, Pro/ENGINEER – 

Parameter erzeugen, Beziehungen definieren durch die einzelne Bemaßungen zur 

gewünschten Bemaßungsbeziehung verknüpft sind ( durch geschickt definierte 

Beziehungen kann man komplexe Formänderungen mit wenigen Designparametern 

erzeugen ) und Auswirkungen von dynamisch unterdrückten KE untersuchen ( KE, die 

durch Bedingungen unterdrückt werden ). 

2.Schritt: Designparameter definieren und dafür eine beliebige unabhängige Bemaßung oder 

einen beliebigen unabhängigen Parameter aus Pro/ENGINEER verwenden. 

Designparameter definieren: 

MM: MECHANICA > Structure (oder Thermal) > Modell > Konstr Strgen > MassSymbol 

und gewünschtes KE wählen, um VOR dem Definieren des Designparameters Name und Wert der 

Bemaßung zu überprüfen. Durch Klicken auf MassSymbol kann man zwischen Wert und Name 

hin- und herschalten.

Seite: 5.2 Modelländerungen – Optimierung 

MM: MECHANICA > ... > Modell > Konstr Strgen > Designparameter öffnet das Dialogfenster 

"Designparameter", in dem schon definierte Designparameter aufgelistet sind und man 

Designparameter "Erzeugen...", "Überprüfen..." und "Löschen..." kann. 

"Erzeugen..." öffnet das Dialogfenster "Definition des Designparameters". Will man einen auf 

einer Bemaßung basierenden Designparameter ( häufiger Fall ) definieren, wählt man als Typ 

Bemaßung und klickt auf "Wählen...". Darauf wird man aufgefordert ein KE und die gewünschte 

Bemaßung zu wählen. Danach sind im Dialogfenster der Name ( stimmt mit dem 

Pro/ENGINEER - Bemaßungsnamen überein ), der aktuelle Wert und ein vorgeschlagenes 

Minimum und Maximum eingetragen. Minimum und Maximum überprüfen, bei Bedarf ändern und 

"Akzeptieren". Die Definition anderer Typen ( wie Pro/ENGINEER – Parameter und 

Querschnittsbemaßung ) erfolgt sinngemäß. Danach Dialogfenster mit "Fertig"verlassen. 

MM-Menü "Designsteuerung" Dialogfenster "Designparameter" 

Dialogfenster "Definition des Designparameters" Beispiel für Designparameterdefinition


5.1.2. Designparameter überprüfen und verändern 

MM: MECHANICA > ... > Konstr Strgen > Formüberblick öffnet ein Dialogfenster, in dem 

man alle definierten Designparameter auswählen, ihre Werte variieren und die geänderte Modellform 

mit "Darstellen" kontrollieren kann. Beantwortet man die nun gestellte Frage "Wollen Sie den 

ursprünglichen Zustand des Modells wiederherstellen ?" mit "Nein", werden die augenblicklichen 

Werte als aktuelle Werte des Modells übernommen. 

Hinweise: Es ist sinnvoll, alle möglichen Varianten und Kombinationen durchzutesten, bevor man 

eine (sehr zeitraubende) Designstudie berechnen läßt. 

MM: MECHANICA > ... > Konstr Strgen > Formanimation öffnet ein Dialogfenster, in dem 

man die Design-Parameter auswählen und den Wertebereich einstellen kann, über den sie in der 

anschließenden Animation variiert werden sollen. Im Feld Anzahl der Intervalle kann die 

gewünschte Anzahl der Animationsschritte eingeben werden. Mit "Animation" startet man die 

Formanimation und kann schrittweise die einzelnen Animationsschritte kontrollieren. Auch hier 

kann am Ende der Animation der ursprüngliche Zustand wiederhergestellt werden. 

Sollten bei der Überprüfung ungewollte Ergebnisse auftreten, können u.a. Bemaßungsbeziehungen, 

Pro/ENGINEER – Parameter, die sich in mehreren Beziehungen befinden, Beziehungen zwischen 

Eltern- und Kindelementen, Bemaßungen von Bezugsebenen und Mittellinien, etc. als Ursache in 

Frage kommen. Ist man mit dem Verhalten der Design-Parameter nicht zufrieden, kann man sie im 

Dialogfenster "Designparameter" "Überprüfen..." oder "Löschen". 

5.2. Designstudien durchführen und fertigstellen 

In diesem Abschnitt wird das Definieren und Ausführen von Standard-Studien, 

Sensitivitätsstudien und Optimierungsstudien kurz beschrieben. 

Standard-Designstudie: berechnet Ergebnisse einer Analyse oder mehrerer Analysen mit 

unterschiedlichen Designparametern, wobei für die gewünschten 

Designparameter Mindestwerte und Maximalwerte vorgegeben werden. 

Sensitivitätsstudie: man unterscheidet: lokale und globale Sensitivitätsstudie: 

Lokale Sensitivitätsstudie: berechnet die Empfindlichkeit aller 

Meßgrößen im Modell bei leichten Formänderungen ( Änderungen an 

einem oder mehreren Designparametern ). Sie gibt Auskunft über den 

Grad der Veränderung in einer bestimmten Größe, wenn Parameter 

geringfügig variiert werden. 

Globale Sensitivitätsstudien: berechnen Änderungen der Meßgrößen im 

Modell für Änderung eines Designparameters innerhalb eines 

bestimmten Bereiches. Bei Bedarf kann man auch mehrere 

Designparameter zugleich verändern. Eine globale Sensitivitätsstudie 

liefert einen "Querschnitt" des Konstruktionsbereiches, häufig wird dabei 

nur ein Parameter variiert, die anderen bleiben konstant. Ergebnisse sind 

graphische Darstellungen der Meßgrößen über den Wertebereich der 

Designparameter bzw. Designvariablen ( Spannungen, Verformungen 

über Min-Max-Wert der Designparameter ).


Optimierungsstudie: weist das Programm an, einen oder mehrere Designparameter zugleich so 

anzupassen, dass ein gewünschtes Ziel ( z.B. minimales Gewicht; 

max.Vergleichspannung, max.Verformung kleiner als ein gewünschter 

Wert, etc. ) innerhalb vorgegebener Grenzwerte erreicht wird oder die 

Machbarkeit einer Konstruktion geprüft wird ( eine Machbarkeitsstudie 

ist eine Optimierungsstudie ohne ein definiertes Ziel ). Für eine 

Optimierungsstudie können als Ergebnisarten graphische Darstellungen 

der Meßgrößen für die Iterationen der Studie und Standard-Ergebnisse 

für das endgültig optimierte Modell überprüft werden. 

Lokale Sensitivitätsstudien dienen dazu, Parameter zu erkennen, die sich nicht signifikant auf die 

Konstruktion auswirken, globale Sensitivitätsstudien helfen den Wertebereich aller in Frage 

kommenden signifikanten Parameter und damit den Konstruktionsbereich einzuengen. Eine 

Optimierung braucht um so weniger Zeit, je mehr das Bezugsmodell dem Optimum entspricht ! 

5.2.1. Standard-Designstudie definieren und durchführen 

Ist diese Studie nicht die erste Studie für das Modell, wird mit MM: MECHANICA > Structure 

(oder Thermal) > Analysen/Studien das Dialogfenster "Analysen und Designstudien" aufgerufen, 

in dem man nun weitere Designstudien erzeugen und bearbeiten kann ( vgl. Kap. 4.1. ). 

PDM: Datei > Neue Designstudie... öffnet das Dialogfenster "Designstudien-Definition", in dem 

man einen Studiennamen und eine Beschreibung (optional) eingibt und als Typ Standard wählt. 

Nun klickt man in der Liste Analysen eine oder mehrere Analysen an. 

Mit der Schaltfläche "Parameter einstellen" wird ein Listenfeld mit den für dieses Modell 

definierten Parametern angezeigt, in dem man bei Bedarf andere Werte der Parameter für diese 

Studie einstellen kann als das Modell gerade benützt. Mit "Akzeptieren" abschließen. 

Nun kann ein Rechenlauf durchgeführt werden und die Ergebnisse kontrolliert werden. Standard- 

Designstudien beziehen sich immer auf eine zuvor definierte, berechnete und untersuchte "normale" 

Analyse und sind dann sinnvoll, wenn man den Einfluss von geänderten Parametern extra 

berechnen und kontrollieren will. 

5.2.2. Sensitivitätsstudie definieren und durchführen 

Lokale Sensitivitätsstudie: 

MM: MECHANICA > Structure (oder Thermal) > Analysen/Studien und im Dialogfenster 

"Analysen und Designstudien" mit PDM: Datei > Neue Designstudie... das Dialogfenster 

"Designstudien-Definition" öffnen. 

Studienname und Beschreibung eingeben, Typ Lokale Sensitivität wählen, gewünschte Analyse(n) 

aus der Liste Analysen wählen, gewünschte Parameter in der Liste anklicken und für jeden 

Parameter einen Wert eingeben ( oft sind Werte, die sich in der Mitte des Parameter-Wertebereiches 

befinden, recht günstig ). 

Rechenlauf durchführen und Ergebnisse als GRAPHEN ( im Register Größe: Messgröße und mit 

Symbol z.B. max_stress_vm, Ort des Graphen: Designvar. und mit die gewünschte 

Designvariable wählen ) für verschiedene Messgrößen für jeden Designparameter (Designvariable) 

kontrollieren.


Globale Sensitivitätsstudie: 




Studienname und Beschreibung eingeben, Typ Globale Sensitivität wählen, gewünschte 

Analyse(n) aus der Liste Analysen wählen. Einen (oder mehrere) Designparameter in der Liste 

Parameter anklicken und für jeden einen Start-Wert und einen End-Wert definieren. Diese Werte 

legen den Bereich fest, über den Pro/MECHANICA den jeweiligen Designparameter im Verlauf 

der Studie verändert ( Werte gut überlegen ! ). 

Mit der Schaltfläche "Anzahl der Intervalle" (Voreinstellung 10 ) gewünschte Anzahl ( 1 bis 999 ) 

eingeben, in die der Wertebereich für jeden Designparameter während der Analyse unterteilt 

werden soll. Für jedes Intervall werden die Messgrößen berechnet, eine große Anzahl verlängert die 

Rechenzeit erheblich ! 

Wird das Kontrollkästchen "P-Konvergenzdurchlauf wiederholen" aktiviert, führt 

Pro/MECHANICA zusätzliche Berechnungen aus ( in Voreinstellung: deaktiviert ). Eine 

Aktivierung ist sinnvoll, wenn sich die Modellform während der Sensivitätsstudie erheblich 

verändert ( genaueres siehe Online-Hilfe ). 

Rechenlauf durchführen und Ergebnisse als GRAPHEN ( wie bei lokaler Sensitivität ) 

kontrollieren. 

5.2.3. Optimierungsstudie definieren und durchführen 

In einer Optimierungsstudie weist man das Programm an, einen oder mehrere Parameter so 

anzupassen, dass ein gewünschtes Ziel innerhalb vorgegebener Grenzwerte ( = Nebenbedingungen 

) erreicht wird oder die Machbarkeit einer Konstruktion geprüft wird. Es kann auch 

nur ein Ziel oder ein Grenzwert definiert werden. 

Ein Optimierungsziel ist eine Messgröße, die minimiert oder maximiert werden soll ( z.B. 

Gesamtmasse, Reaktionskräfte des Modells, etc. ). Weiters kann man Grenzwerte für eine oder 

mehrere Messgrößen definieren, die im Verlauf der Studie weder über- noch unterschritten werden 

dürfen ( = Nebenbedingungen ). 

Als Ergebnis kann man graphische Darstellungen der Messgrößen für die Iterationen der Studie 

( über den Iterationsverlauf ) und Standard-Ergebnisse für das endgültige optimierte Modell 

überprüfen. 

Optimierungsstudie definieren: 




Studienname und Beschreibung eingeben, Typ Optimierung wählen. 

Falls Ziel erwünscht, Kontrollkästchen aktivieren und definieren ( Minimieren, Maximieren, Abs- 

Wert min, Abs-Wert max ) und gewünschte Messgröße "Wählen..." ( z.B. total_mass ); nach der 

Auswahl der Messgröße wird der Name der Analyse angezeigt, für die die Messgröße berechnet 

wurde. Wurde sie für mehrere Analysen und mehrere Lastsätze berechnet, erscheinen die 

Schaltflächen "Wählen..." zur Auswahl der gewünschten Analyse und des gewünschten Lastsatzes. 

Will man für eine Studie ein Ziel definieren, muss man das Kästchen "Nebenbedingung auf 

Meßgrößen" aktivieren und mit "Erzeugen..." Grenzwerte für eine oder mehrere zusätzliche


Messgrößen definieren ( z.B. max_stress_vm Structure (oder Thermal) > Modell > Konstr Strgen > OptGeschichte 

enthält die Optionen: 

Studie eingeben zum Eingeben des Namens der Optimierungsstudie. 

Studie suchen um gewünschte Optimierungsstudie aus einer Liste auszuwählen. 

Beenden schließt Menü OptGeschichte. 

Studie eingeben oder suchen, Pro/MECHANICA zeigt nun die Parameter mit den Werten der 

Optimierungsstudie an. Es werden nun alle Optimierungsschritte der Optimierungsstudie nach und 

nach angezeigt. Nach der letzten erscheint die Frage, ob die angezeigte optimierte Modellform 

übernommen werden soll. Bestätigen ( J ) und Modell in Pro/ENGINEER speichern.

Pro/M – Structure Idealisierung Seite: 6.1 

6. Idealisierung 

Im integrierten Modus werden die Modelle als Volumenmodelle aus Volumenelementen wie 

Tetraedern, Quadern oder Keilen erzeugt. Pro/MECHANICA stellt aber eine Reihe von Optionen 

für die Idealisierung der Modellkonstruktion zur Verfügung. Eine Idealisierung ist eine 

Darstellungsart des Modells mit anderen Elementen, bei der die Konstruktion vereinfacht und so die 

Analyse beschleunigt wird. In diesem Abschnitt werden nur kurze Hinweise zur Idealisierung 

gegeben, ausführlichere Informationen enthält die Online-Hilfe. 

Zur Idealisierung stellt Pro/MECHANICA folgende Elemente zur Verfügung: 

6.1. Schalen 

Ein Schalenmodell wird aus Schalenelementen ( Dreiecke und Vierkantflächen ) modelliert und 

verwendet, wenn der Bauteil im Verhältnis zu Länge und Breite sehr dünn ist. Damit ein 

Schalenmodell erzeugt werden kann, muss der Bauteil eine oder mehrere konstante Dicken 

aufweisen. Man kann auch in Pro/ENGINEER ein Modell aus Flächen und Sammelflächen 

erzeugen und in Pro/MECHANICA durch Zuweisen einer Schalenelementeigenschaft mit 

Schalenelementen vernetzen. Man kann ein Schalenmodell auf zwei Arten erzeugen: 

A) Schalenmodell aus einem Volumenmodell durch Komprimieren zu Mittelflächen: 

Pro/MECHANICA behandelt Schalen als Konstruktionselemente, die 

sämtliche erforderlichen Informationen zur Schalenelementidealisierung 

enthalten. Der Aufbau eines Schalenmodells erfolgt in mehreren Schritten: 

� Schalenpaare definieren: 

Mit MM: ... > Modell > Idealisierungen > Schalen > Mittenflächen > Neu 

definiert man Schalenpaare, das sind zwei oder mehrere Flächen an den 

gegenüberliegenden Seiten des Volumenmodells. Die erzeugten Schalenpaare 

werden im Modellbaum angezeigt und können dort umbenannt werden. 

� Schalenpaare komprimieren und anzeigen: 

Zur Kontrolle des erzeugten Schalenmodells werden die gewählten Flächen mit 

MM: ... > Mittenflächen > Komprimieren > Nur Schalen bzw. Schalen und 

Volumen zu ihrer Mittelfläche komprimiert; dabei ist besonders auf Lücken in 

der Mittelfläche und sonstige Fehler zu achten, die vor der Berechnung 

korrigiert werden müssen. 

� Schaleneigenschaften definieren: 

Beim Erzeugen von Schalen aus einem Volumenmodell durch Komprimieren 

zu den Mittelflächen nur notwendig, wenn einzelne Schalenmodellbereiche 

z.B. eine andere Dicke aufweisen sollen als sich aus dem Volumenmodell 

ergibt. 

Dann dem Modell wie bei einem Volumenmodell Randbedingungen, Lasten 

und Material zuweisen, die Analyse definieren, berechnen und Ergebnisse 

auswerten. Erst in den Ergebnisfenstern ist das Modell als Schalenmodell 

erkennbar. 

Falls Randbedingungen oder Lasten nicht auf das Schalenmodell übertragen werden können, erhält 

man eine entsprechende Mitteilung, um das Problem wie gewünscht korrigieren zu können.

Seite: 6.2 Idealisierung 

B) Schalenmodell aus einem Flächenmodell erzeugen: 

Wurde das Modell oder Modellbereiche in Pro/ENGINEER aus Flächen bzw. Sammelflächen 

modelliert, kann man in Pro/MECHANICA durch Definition der Schaleneigenschaften direkt ein 

Schalenmodell bzw. Schalenelemente der Modellbereiche erzeugen. In Pro/MECHANICA kann 

man in einem Modell auch verschiedene Idealisierungsarten für einzelne Modellbereiche (Volumen, 

Schalen, Balken) kombinieren. 

Mit MM: ... Modell > Idealisierungen > Schalen > Neu kann 

im Dialogfenster "Schalendefinition" der/den gewünschten 

Fläche(n) ein Name und die gewünschten Eigenschaften 

(Dicke und Material) zugewiesen werden: 

Beim Wählen der Flächen kontrollieren, ob alle angezeigten 

Flächennormalen in die gleiche gewünschte Richtung zeigen 

und ggf. korrigieren. 

Man kann 2 Schalentypen erzeugen: 

Einfach: erzeugt Schalen einheitlicher Dicke. Man kann die 

Dicke eingeben oder einen Pro/ENGINEER- 

Parameter wählen und ein Material wählen. 

Erweitert: erzeugt Schalen, die homogen beschaffen sind oder 

Laminateigenschaften besitzen. Es erscheinen 

Textfelder zur Auswahl der Schaleneigenschaften 

und des Materials der Schale sowie der 

Materialorientierung. 

Damit man Schaleneigenschaften und Materialorientierungen wählen kann, kann man 

sie vorher mit den entsprechenden Befehlen in MM: ... Modell > Idealisierungen > 

Schalen > ... definieren. 

Dann dem Modell Randbedingungen, Lasten und Material zuweisen, die Analyse definieren, 

berechnen und die Ergebnisse auswerten. 

6.2. Balken 

Aus Kurven oder Kanten von Volumenelementen kann man 

einen oder mehrere Balken erzeugen. Ein Balken ist ein 

eindimensionales Element, das wesentlich länger als breit 

und hoch ist und einen konstanten Querschnitt aufweist. Ein 

Balken kann gerade oder gekümmt sein, muss aber planar 

sein. Durch Zuweisung eines Balkenquerschnittes kann man 

Kurven und Kanten mit Balkenelementen vernetzen. 

Pro/MECHANICA behandelt Balken als 

Konstruktionselemente, die sämtliche erforderlichen 

Informationen zur Definition einer Balkenidealisierung 

( Material, Querschnitt, Orientierung, etc. ) enthalten. Man 

kann in Pro/MECHANICA Bezugskurven und Bezugspunkte 

erzeugen, die die Erzeugung von Balken während der 

Bearbeitung erleichtern. 

MM: ... Modell > Idealisierungen > Balken > Neu oder 

Anklicken des Symbols öffnet das Dialogfenster "Balkendefinition", 

in dem alle erforderlichen Einstellungen getätigt 

werden.


Vordefinierte Balkentypen: 

Y Quadrat Rechteck Hohles Rechteck 

b 

Z 

X 

d d di 

a b bi 

U-Profil Doppel-T-Profil L-Profil 

t t 

di di 

tw tw 

b b b 

Karo Massiver Kreis Hohler Kreis 

d R 

b Ri 

Massive Hohle 

Ellipse Ellipse 

b b 

a ai 

a 

Ein Balken ist vollständig definiert, wenn man ihn mit einem Namen versehen hat und folgende 

Parameter definiert hat: 

Referenzen: legen Start- und Endpunkte des Balkens fest; mögliche Referenztypen: 

Punkt-Punkt Balken zwischen zwei Punkten 

Punkt-Fläche Balken zwischen Punkt und Fläche 

Punkt-Kante Balken zwischen Punkt und Kante 

Kette (Konstruktionselement/Punktmuster) Balken, der entlang einer Punktfolge verläuft. 

Kurve EIN Balken entlang einer oder mehrerer Kurven 

Punkt-Punkt-Paare um mehrere von Punkt zu Punkt verlaufende Balken mit denselben 

Merkmalen gleichzeitig zu erzeugen. 

Je nach Option Objekte wählen oder erzeugen und dann wählen. 

Material: aus dem Balken bestehen soll mit "Mehr..." aus Bibliothek wählen. 

Balkentyp: Balken: einem Balken werden ein Material, eine y-Richtung, ein 

oder mehrere Querschnitte, Balkenorientierungen und 

Balkengelenke zugewiesen. 

tw 

R 

di 

t

Seite: 6.4 Idealisierung 

Binder spezieller Balken mit Eigenschaften, die sein Material und 

seine Querschnittsfläche definieren (nur im FEM-Modus). 

Y-Richtung: um Orientierung der XY-Ebene eines Balkenquerschnittes festzulegen ( die 

X-Achse zeigt in Balkenlängsrichtung ): 

Vektor im GKS definiert Y-Richtung der XY-Ebene durch Vektorkoordinaten, die man 

für die X-, Y- und Z-Achse eingibt. 

Achse erzeugt parallele Linie zur gewählten Achse; diese und die X-Achse 

bilden die XY-Ebene des Balkens. 

Punkt definiert XY-Ebene durch X-Achse des Balkens und Y-Vektor, der vom 

Startpunkt des Balkens zum gewählten Bezugspunkt verläuft. 

Weitere Optionen siehe Online-Hilfe... 

Balkenquerschnitt: am Start und Ende des Balkens 

Bereich (= Querschnitt) mit "Mehr..." 

dann aus Bibliothek wählen oder mit 

"Neu" im Dialogfenster "Definition 

des Balkenquerschnittes" definieren: 

Name und ggf. Beschreibung eingeben, 

Typ aus Liste wählen (siehe auch 

Tabelle der vordefinierte Balkentypen), 

erforderliche Bemaßungen eingeben. 

Mit "Überprüfen" werden dann die 

errechneten Balkenquerschnittseigenschaften 

angezeigt ( Fläche, axiale 

Flächenmomente 2.Grades Iyy und Izz, 

Torsionsflächenmoment 2.Grades J, 

Schwerpunktskoordinaten Cy und Cz, 

Schubmittelpunkt, etc.). 

Orientierung: am Start und Ende mit "Mehr..." und "Neu" im Dialogfenster definieren: 

Name und Beschreibung, Orientierungswinkel und Versatz. 

Orientierungswinkel um den die Y-Achse und die Z-Achse des Balkenquerschnitt- 

Koordinatensystems (BQKS) um die X-Achse des Balken-Aktions- 

Koordinatensystems (BAKS) gedreht werden sollen. 

Versatz Entfernung, um die das BQKS des Balkenquerschnittes von der X- 

Achse des BAKS versetzt sein soll; Entfernung wird durch die 

Versatzwerte in Y- und Z-Richtung – DY und DZ – definiert. 

Gelenk: um Freiheitsgrade am Start und/oder Ende des Balkens aufzuheben... 

Mit "Mehr..." und dann Bearbeiten..." kann man die Werte in den einzelnen Dialogfenstern ( von 

Material, Bereich, Orientierung und Gelenk ) editieren. 

Mit den entsprechenden Befehlen in MM: ... Modell > Idealisierungen > Balken kann man auch 

Balkenquerschnitte, Orientierungen und Gelenke für die Balkendefinition vordefinieren. 

6.3. Massen 

Mit Masse wird der Massenschwerpunkt eines Objektes bezeichnet ( Punktmassen, Massenkonzentration 

). Die Masse bestimmt, wie ein Objekt auf Drehbewegungen reagiert. Massen können 

Volumenelementen, Schalenelementen und Balkenelementen zugewiesen werden. Massen werden 

an Bezugspunkten, die vorher definiert sein sollen, erzeugt. Für jede Masse können ein Massenwert 

sowie bei Typ Erweitert durch Definition einer Masseneigenschaft die Massenträgheitsmomente 

in Bezug auf die Achsen und Hauptebenen des GKS oder eines anderen KS eingegeben werden.


6.4. Weitere Elementtypen 

Federn: verbinden zwei Punkte elastisch miteinander und weisen eine Dehnsteifigkeit 

und/oder eine Torsionssteifigkeit auf. Sie können auch die Funktion einer 

Randbedingung haben. 

In MM: MECHANICA > ... > Modell > Verbindungen findet man die Elementtypen: 

Schweißnähte: Kontaktpunkt zwischen zwei oder mehr Bauteilen oder Unterbaugruppen. Im 

integrierten Modus kann man zwei Verbindungsarten verwenden: Stoß- und 

Umlaufnähte. 

Punktnaht: Verbindung zwischen zwei annähernd oder tatsächlich parallelen Flächen, an zwei 

angegebenen Bezugspunkten und sollen eine Punktschweissung modellieren 

( simulieren ). An jedem Bezugspunkt wird Punktnaht erzeugt, beide Punktnähte 

werden durch ein Balkenelement verbunden. 

Starre Verbindungen: fügen geometrische Objekte wie z. B. Flächen, Kurven oder Punkte so 

zusammen, dass sie während einer Analyse fest miteinander verbunden bleiben. Sie 

bewegen sich gemeinsam, als wären sie Bestandteile eines einzigen Starrkörpers 

und verformen sich nicht, der Starrkörper als Ganzes ist jedoch beweglich. 

Pro/MECHANICA unterstützt starre Verbindungen nur bei 3D-Modellen. 

6.5. AutoGEM – Einstellungen für Automatische Vernetzung 

MM: MECHANICA > ... > Modell > AutoGEM öffnet 

das Dialogfenster des Netzmoduls AutoGEM, mit dem 

man mit "Erzeugen" vor der Analyse feststellen kann, 

ob Pro/MECHANICA das Modell erfolgreich vernetzen 

kann. Anschließend kann man das Netz überprüfen und 

analysieren, wenn Geometrieprobleme beim Rechenlauf 

Fehler verursacht haben. Ausführlichere Informationen 

zu AutoGEM findet man in der Online-Hilfe. 

Vernetzungseinstellungen kann man in PDM: Einstellungen > AutoGEM... kontrollieren und 

gegebenenfalls ändern. Die Standardeinstellungen von AutoGEM im Modus STRUCTURE sind:

Pro/M - Structure Übungsbeispiele Seite: 7.1 

Beispiel 1: WINKEL1 

Winkel mit Rechteck-Querschnitt – Volumenmodell inkl. Optimierungsstudie 

1) Arbeitsverzeichnis anlegen: 

mit Explorer z.B. Ordner C:\proe_projekte\ProM\Ueb_Volumen\Winkel1 erzeugen 

2) Pro/E starten und Winkel modellieren: ( Teil: winkel1.prt ) 

Arbeitsverzeichnis wechseln ( PDM: Datei > Arbeitsverzeichnis... ) und Winkel in Bezugsebene 

VORNE modellieren: 

y F1 H = 30 F1 = 200 N 

F2 B = 10 F2 = 200 N 

x L1 = 300 

H x B L2 = 250 

Rad L2 Rad = 20 

Aussen Radius R2 = H + Rad 

Bemassungen benennen: H � Hoehe 

Rad � Rad 

L1 

3) Pro/M – Structure starten: 

� Modell: Aktuelles KSys: automatisch GKS (WCS) aktiv = schwarz 

(d.h. VORNE = X-Y-Ebene, siehe Skizze) 

Bedingungen > Neu > Fläche: X fest, Rest frei in Fläche A 

Kante/Kurve: Z fest, Rest frei an K1 

Y fest, Rest frei an K2 

(alle in RB-Satz mit Namen Einspg ) 

Lasten > Neu > Fläche: F1 mit Fy = -200 (wirken auf gleicher Fläche) 

F2 mit Fx = 200 

(beide in Lastsatz mit Namen Last1 mit Optionen 

Gesamtlast und Gleichmäßig ) 

Materialien > Zuweisen > Teil: STEEL 

� Analysen: Neue statische Analyse... Name: Statik1, RB-Satz: Einspg, Lastsatz: Last1 

Register Konvergenz: 

Konvergenzmethode: Adaptive Mehrfach-Konvergenz 

Konvergenz 5% auf Lokale Verf.u.Dehnungsenergie 

Polynomgrad: 1 bis 6 ( 9 ) 

Register Ausgabe: Spannungen, Reaktionen 

Plotraster: 5 

Neue Modalanalyse... Name: Eigen1 

Eingespannt mit RB-Satz: Einspg 

Register Eigenmoden: 

Anzahl Eigenmoden: 8, Minimale Frequenz: 0 



Konvergenz 5% auf Frequenz 



Plotraster: 5 

� Rechenlauf: Starten und Status überprüfen für beide Analysen ( nacheinander, nicht gleichzeitig ! )

Seite: 7.2 Übungsbeispiele 

� Ergebnisse: Speichern und die gewünschten Ergebnisfenster erzeugen ( definieren ): 

Fenster für Studie Statik1 : 

Verform Verschieb. Betrag Darst.Typ: Modell Darst.Ort: ALLE Darst.Opt.: Überlag.unv.; Animat. 

Spg_vm Spannung Von Mises Darst.Typ: Farbfläche Darst.Ort: ALLE Darst.Opt: �Verformt 

Spg_xx, Spg_yy und Spg_xy für Spannungen XX, YY, XY (Rest wie oben) 

Bei Ansicht > Drehen/Verschieben/Zoomen auch Isometrisch sowie bei Spannungen auch Option 

Schnittflächen ( z.B. XY - 50% ) und Dynam.Abfrage probieren ! 

Fenster für Studie Eigen1 : 

Eigen1 Mode 1 Verschiebung Betrag Darst.Typ: Farbfläche Darst.Ort: ALLE Darst.Opt.: Animation 

bis 

Eigen8 Mode 8 Verschiebung Betrag Darst.Typ: Farbfläche Darst.Ort: ALLE Darst.Opt.: Animation 

Eigen_A Eigenmodekombination aus Moden 1 bis 8 (Rest gleich) 

Bei Ansicht > Drehen/Verschieben/Zoomen auch Isometrisch und Animation starten bzw. schrittweise 

kontrollieren ( bei einzelnen Modi auch anderen Ansichten probieren ) 

4) Designparameter definieren, Formänderungen überprüfen: 

MM: ...> Modell > Konstr Strgen > Designparameter: min. akt. max 

Hoehe 20 30 40 

Rad 10 20 30 

MM: ... > Modell > Konstr Strgen > Formüberblick: für Parameter ( Hoehe, Rad ) verschiedene 

Einstellungen probieren. 

MM: ...> Modell > Konstr Strgen > Formanimation: kontrollieren... 

5) Designstudien definieren und durchführen: 

� Standardstudie definieren: 

Name: Standard1 Typ: Standard 

basierend auf Analyse Statik1 Parameter: Hoehe = 30 Rad = 40 

� Sensitivitätstudien definieren: 

Name: Lokal1 Typ: Lokale Sensitivität 

basierend auf Analyse Statik1 Parameter: Hoehe = 30 Rad = 20 

Name: Global1 Typ: Globale Sensitivität 

basierend auf Analyse Statik1 Hoehe, Rad: Min � Max 10 Intervalle 

Beide Rechenläufe durchführen und Ergebnisse untersuchen, z.B. von Studie Lokal1 

Fenster: Lokal_Hoehe Darst.Typ: Graph Größe: Meßgröße max_stress_vm Ort: Designvar. Hoehe 

Lokal_Rad Darst.Typ: Graph Größe: Meßgröße max_stress_vm Ort: Designvar. Rad 

� Einfluss von Hoehe größer !! 

� Optimierungstudie definieren: 

Name: Optim1 Typ: Optimierung basierend auf Analyse Statik1 

Minimieren: total_mass �Nebenbed.: max_stress_vm < 65 

Parameter: Hoehe Min.: Minimum Anfänglich: 30 Max.: Maximum 

Rechenlauf durchführen; Werte nach Optimierungsstudie: 

� Hoehe = 30.98 mm Masse = 1.2219 e-3 t max_stress_vm = 65.06 N/mm² 

Ergebnissfenster definieren und anzeigen: 

Optim1 Darst.Typ: Graph Größe: Meßgröße total_mass Ort: Optimierungsdurchlauf 

Optim2 Darst.Typ: Graph Größe: Meßgröße max_stress_vm Ort: Optimierungsdurchlauf 

Optim3 Darst.Typ: Farbfläche Größe: Spannung von Mises Darst.Ort: Alle


Beispiel 2: FLANSCH unter Innendruck 

Einfacher Flansch unter Innendruck (nur radial) – Volumenmodell 


mit Explorer z.B. Ordner C:\proe_projekte\ProM\Ueb_Volumen\Flansch1 erzeugen 

2) Pro/E starten und Flansch modellieren: ( Teil: flansch1.prt ) 

Arbeitsverzeichnis wechseln ( PDM: Datei > Arbeitsverzeichnis... ) und Flansch modellieren: 

"Rohr" als Profilkörper auf Bez.eb.RECHTS, dann Rot.körper in VORNE und Rundung R10 

R10 Di = 80 Rohrinnen � 

Da = 100 Rohraussen � 

Dfa = 180 Flanschaussen � 

(GKS) y p Pnt0 Innendruck: 

x p = 100 bar = 10 N/mm² 

100 

Pnt1 Randbedingungen: 

Fläche A1 X fest, Rest frei 

Punkt Pnt0 Y, Z fest, Rest frei 

A1 Punkt Pnt1 Y fest., Rest frei 

10 




KEs > Bezugspunkt > Erzeugen Pnt0 und Pnt1 erzeugen 

Bedingungen > Neu > Fläche: X fest, Rest frei in Fläche A1 

Punkt: Y, Z fest, Rest frei an Pnt0 

Y fest, Rest frei an Pnt1 

(alle in RB-Satz mit Namen RBS1 ) 

Lasten > Neu > Druck: beide inneren Zylinderhalbschalen wählen ! 

Lastsatz: Druck1 

Räumliche Verteilung: Gleichmäßig 

Betrag: 10 

Materialien > Zuweisen > Teil: STEEL


� Analysen: Neue statische Analyse... Name: Statik1, RB-Satz: RBS1, Lastsatz: Druck1 






Plotraster: 4 

� Rechenlauf: Starten und Status überprüfen; (man erhält eine Warnung über singuläre Werte an Punkt-RB !) 



Verform Verschieb. Betrag Darst.Typ: Farbfläche Darst.Ort: ALLE Darst.Opt.: Überlag.unv.; Animat. 


Spg_xx, Spg_yy und Spg_zz für Spannungen XX, YY, ZZ (Rest wie oben) 



z.B.: Schnittfläche XY und 50% für Spg_vm ( Spannungen Von-Mises und Ansicht VORNE ) 

Schnittfläche ZX und 50% für Spg_yy ( Spannungen YY und Ansicht OBEN ) 

XY und 50% für Spg_yy ( Spannungen YY und Ansicht VORNE ) 

Schnittfläche YZ und 50% für Spg_xx ( Spannungen XX ) 

YZ und 70, 85, 95% für Spg_xx


Beispiel 3: KRAGBALKEN1 

Kragträger mit Rechteckquerschnitt und Einzellast – Balkenmodell, Statische Analyse und 

Modalanalyse 


mit Explorer z.B. Ordner C:\proe_projekte\ProM\Ueb_Balken\kragbalken1 erzeugen 

2) Pro/E starten und Kragträger modellieren: ( Teil: kragbalken1.prt ) 

Arbeitsverzeichnis wechseln ( PDM: Datei > Arbeitsverzeichnis... ) und Kragträger in 

Bezugsebene VORNE modellieren. 

Der Träger wird als Kurve (Linie) modelliert ( PDM: Einfügen > Modellbezug > Skizzierte 

Kurve... ), für Lagerung ( Punkt-RB ) und Einzelkraft ( Punktlast ) muss man Bezugspunkte 

( PDM: Einfügen > Modellbezug > Punkt > Punkt... für Punkte am Ende der Kurve bzw. in 

einem gewünschten Abstand vom Linienende ) Pnt0 und Pnt1 erzeugen ! 

y F L = 300 Rechteckquerschnitt: 

F = 100 b x h = 10 x 18 

x 

Pnt0 Pnt1 Material Stahl 

L Einspannung in Pnt0 




Idealisierungen > Balken > Neu Name eingeben, mit Kante/Kurve Linie auswählen, 

Material: STEEL, Typ: Balken, 

Y-Richtung: Vektor in GKS (Vektor X,Y,Z = 0, 0, 1 ), 

für Start und Ende: 

Bereich: Name RE18x10, Typ: Rechteck 

Breite b = 10, Höhe d = 18; 

"Überprüfen" zeigt Werte 

Orientierung: Keine bzw. Winkel = 0, Versätze = 0 

Gelenk: Keine 

Bedingungen > Neu > Punkt: alle konstant an Pnt0 

( RB-Satz mit Namen Einspg ) 

Lasten > Neu > Punkt: FY = -100 an Pnt1 

Lastsatz: Last1 

� Analysen: Neue statische Analyse... Name: Statik1 

RB-Satz: Einspg, Lastsatz: Last1 



Konvergenz 5% auf Lokale Verf.u. Dehnungsenergie 

Polynomgrad: 1 bis 9 

Register Ausgabe: Spannungen, Rotationen, Reaktionen 

Plotraster: 10



Eingespannt mit RB-Satz: Einspg 








Plotraster: 10 

� Rechenlauf: Starten und Status überprüfen für beide Analysen ( nacheinander, nicht gleichzeitig ! ) 




Spg_bieg Spannung Balkenbieg. Darst.Typ: Farbfläche Darst.Ort: ALLE Darst.Opt: �Verformt 

Mb_ver Darst.Typ: Graph Balkenres. Moment Z Relativ zu: GKS Ort: Kurve (Balken-Kurve wählen) 

Fq_ver Darst.Typ: Graph Balkenres. Kraft Y Relativ zu: GKS Ort: Kurve (Balken-Kurve wählen) 

Mb_ver und Fq_ver zeigen den Mb-Verlauf und den Fq-Verlauf entlang des Balkens 




eigen1 Mode 1 Verschiebung Betrag Darst.Typ: Modell Darst.Ort: ALLE Darst.Opt.: Animation 

bis 


eigen_A Eigenmodekombination aus Moden 1 bis 10 (Rest gleich) 



Mit PDM: Datei > Speichern unter... kann man die definierten Ergebnisfenster in einer *.rwd – Datei 

abspeichern, mit PDM: Datei > Öffnen... können die Ergebnisfensterdefinitionen zu einem späteren Zeitpunkt 

wieder geladen werden ( z.B. zu Demonstrationszwecken ).


Beispiel 4: BALKEN1 

Balken mit RE-Querschnitt, Einzellasten und Gleichlast – Balkenmodell, Statische Analyse und 

Modalanalyse 


mit Explorer z.B. Ordner C:\proe_projekte\ProM\Ueb_Balken\balken1 erzeugen 

2) Pro/E starten und Balken modellieren: ( Teil: balken1.prt ) 

Arbeitsverzeichnis wechseln ( PDM: Datei > Arbeitsverzeichnis... ) und Balken in Bezugsebene 

VORNE modellieren. 

Der Träger wird als Kurven (3 Linien) modelliert ( PDM: Einfügen > Modellbezug > 

Skizzierte Kurve... ), für Lagerung ( Punkt-RB ) und Einzelkraft ( Punktlast ) muss man 

Bezugspunkte ( PDM: Einfügen > Modellbezug > Punkt > Punkt... für Punkte am Ende der 

Kurve bzw. in einem gewünschten Abstand vom Linienende ) Pnt0, Pnt1, Pnt2 und Pnt3 

erzeugen, die Gleichlast wird auf die Linie (Kante/Kurve) aufgebracht ! 

y F1 F2 L1 = 400 L2 = 500 L3 = 300 

F1 = 1000 N 

x q F2 = 2000 N 

Pnt0 Pnt1 Pnt2 Pnt3 q = 2 N/ mm 

L1 L2 L3 Festlager in Pnt0, Loslager in Pnt3 

b x h = 30 x 60 (RE-Querschnitt) 

Stahl 




Idealisierungen > Balken > Neu Name eingeben, mit Kante/Kurve Linie auswählen, 

Material: STEEL, Typ: Balken, 

Y-Richtung: Vektor in GKS (Vektor X,Y,Z = 0, 1, 0 ), 

für Start und Ende: 

Bereich: Name RE30x60, Typ: Rechteck 

Breite b = 30, Höhe d = 60; 

"Überprüfen" zeigt Werte 

Orientierung: Keine bzw. Winkel = 0, Versätze = 0 

Gelenk: Keine 

Bedingungen > Neu > Punkt: Pnt0 X,Y,Z, RotX fest, RotY, RotZ frei 

Pnt3 Y,Z fest, Rest frei 

( RB-Satz mit Namen FL_LL ) 

Lasten > Neu > Punkt: F1: Fy= -1000 an Pnt1 beide Lastsatz: Einzellasten 

F2: Fy= -2000 an Pnt2 

Lasten > Neu > Kante/Kurve q: Fy= -1000 mit Optionen Gesamtlast und 

Gleichmäßig in Lastsatz: Gleichlast


� Analysen: Neue statische Analyse... Name: Statik1, RB-Satz:, Lastsatz: Last1 

RB-Satz: FL_LL, Lastsätze: Einzellasten, Gleichlast 








Eingespannt mit RB-Satz: FL_LL 









� Rechenlauf: Starten und Status überprüfen für beide Analysen ( nacheinander, nicht gleichzeitig ! ) 


Fenster für Studie Statik1 : alle für Kombination aus Lastsätze Einzellasten und Gleichlasten 


Spg_bieg Spannung Balkenbieg. Darst.Typ: Farbfläche Darst.Ort: ALLE Darst.Opt: �Verformt 

Mb_ver Darst.Typ: Graph Balkenres. Moment Z Relativ zu: GKS Ort: Kurve (alle Kurven wählen) 

Fq_ver Darst.Typ: Graph Balkenres. Kraft Y Relativ zu: GKS Ort: Kurve (alle Kurven wählen) 

Mb_ver und Fq_ver zeigen den Mb-Verlauf und den Fq-Verlauf entlang des Balkens 





bis 


eigen_A Eigenmodekombination aus Moden 1 bis 10 (Rest gleich) 



Anmerkungen: 

� Pro/Mechanica stellt unterschiedliche Querschnitte zur Verfügung ( Quadrat, Rechteck, Rechteckiger Rahmen 

= Formrohr, U-Profil, Doppel-T-Profil = I-Profil, L-Profil, Karo, Massiver Kreis, Hohler Kreis = Rohr, Massive 

Ellipse, Hohle Ellipse ), weiters kann durch Eingabe aller Parameter auch ein allgemeiner Querschnitt definiert 

werden. Darüberhinaus kann mit dem Typ dünn skizziert auch ein Querschnitt skizziert werden, der dann als 

Pro/Engineer - Skizze gespeichert werden kann. 

� Hat man nur Einzelkräfte, kann man den Balken mit einer Kurve (Linie ) definieren und mit PDM: Einfügen > 

Modellbezug > Punkt > Punkt... die erforderlichen Bezugspunkte für die Lagerungen und Einzelkräfte 

erzeugen.


Beispiel 5: TRAEGER1 

Kragträger mit Rechteck-Querschnitt – Volumenmodell mit Statische Analyse 


mit Explorer z.B. Ordner C:\proe_projekte\ProM\Ueb_Volumen\Traeger1 erzeugen 

2) Pro/E starten und Träger modellieren: ( Teil: traeger1.prt ) 

Arbeitsverzeichnis wechseln ( PDM: Datei > Arbeitsverzeichnis... ) und Träger in Bezugsebene 

VORNE modellieren; Bereich im Abstand a vom Trägerende definieren ( MM: 

MECHANICA > Structure > Model > KEs > Flä Bereich > Erzeugen > Skizze ). 

y L1 = 300 L2 = 200 L3 = 200 

x a Lasten in Bohrungen: 

H x B F3 F1 = 300 N F2 = 200 N 

F1 F2 F3 = 400 N auf Bereich mit Länge a = 40 

L1 L2 L3 

H = 50 B = 10 

Bohrungen D = 20 




KEs > Flä Bereich > Skizze: Auf oberer Fläche durch Linie im Abstand a 

vom Trägerende skizzieren. 





Lasten > Neu > Lager: Lagerbohrungen an unterer Zylinderhälfte wählen; 

Lagerkräfte werden mit Optionen Kraft, Komponente Y 

Lastvektor im Koordinatensystem GKS definiert; da Kräfte 

unterschiedlich sind, muss man 2 Lagerlasten definieren: 

F1 mit Kraft, Komponente Y = - 300 

F2 mit Kraft, Komponente Y = - 200 

(beide Lagerlasten in Lastsatz mit Namen Last1 ) 

Lasten > Neu > Fläche: F3 mit Fy = -400 auf Bereich auf oberer Fläche 

( in Lastsatz mit Namen Last1 mit Optionen 









Plotraster: 4


� Rechenlauf: Starten und Status überprüfen 





Spg_xx, Spg_yy, Spg_zz und Spg_xy für Spannungen XX, YY, ZZ und XY (Rest wie oben) 



Anmerkungen: 

� Die Bohrungen liegen in der neutralen Faser und haben daher kaum einen Einfluss auf die 

Biegespannungsverteilung. 

� Alle Krafteinleitungen erfolgen über einen Bereich, daher treten auch keine Singularitäten auf. 

� Als zweiten Lastsatz Last2 kann man z.B. eine Zugkraft am Trägerende als Flächenlast anbringen und kann 

dabei den Einfluss der Bohrungen auf die Spannungsverteilung und Verformung untersuchen. 

� Man kann den Träger auch mit Kerben versehen und deren Einfluss auf Spannungsverteilung und Verformung 

untersuchen. 

Lastfall Last2 Träger mit Kerben


Beispiel 6: KRAGTRAEGER1 

Kragträger mit RE-Querschnitt, Einzellast – Volumenmodell, Statische Analyse und Statik – 

Optimierung ( Variation der Trägerhöhe ) 


mit Explorer z.B. Ordner C:\proe_projekte\ProM\Ueb_Volumen\kragtraeger1 erzeugen 

2) Pro/E starten und Träger modellieren: ( Teil: kragtraeger1.prt ) 

Arbeitsverzeichnis wechseln ( PDM: Datei > Arbeitsverzeichnis... ) und Träger in Bezugsebene 

VORNE modellieren. Bemassungen benennen ! 

Der Träger wird als Profilkörper modelliert, dessen Höhe zuerst konstant angenommen wird, in 

der Optimierung aber variert werden kann. Am freien Ende wird in Pro/Mechanica an der 

Oberseite ein Flächenbereich zum Aufbringen der Einzellast als verteilte Last definiert ( MM: 

MECHANICA > Structure > Model > KEs > Flä Bereich > Erzeugen > Skizze ). Damit man 

mit Messgrößen die Spannungsverteilung entlang der Trägerlänge kontrollieren kann, muss man 

Bezugspunkte ( MM: MECHANICA > Structure > Model > KEs > Bezugspunkt > 

Erzeugen für Punkte am Ende der Kurve bzw. in einem gewünschten Abstand vom Linienende ) 

Pnt0, Pnt1, Pnt2 und Pnt3 erzeugen, die Randbedingung wird als Einspannung modelliert. 

F = 500 N (auf Bereich 10x10) 

h0 = 30 B = 10 

Bezugskurve F h1 = 30 L1 = 100 

a=10 h2 = 30 L2 = 200 

h3 = 30 L3 = 300 

Pnt0 Pnt1 Pnt2 Pnt3 

y h0 h1 h2 h3 Optimierung: 

x h0, h1, h2, h3 so, dass Masse � min 

L1 B und Vergleichsspannung ( spg_vm ) 

L2 an Pnt0, Pnt1 u. Pnt2 = 70 N/mm² 

L3 




KEs > Flä Bereich > Erzeugen > Skizze: Auf oberer Fläche durch Linie im Abstand a = 10 

vom Trägerende skizzieren. 





Lasten > Neu > Fläche: F mit Fy = -500 (auf erzeugten Bereich) 

(in Lastsatz mit Namen Last1 mit Optionen 


Materialien > Zuweisen > Teil: STEEL


Messgrößen: öffnet Dialogfenster Meßgrößendefinition, mit "Erzeugen..." definieren: 

Meßgrößennamen: spg_vm_0, spg_vm_1 und spg_vm_2 alle mit 

Typ: Spannung Komponente: Von Mises Raumberechnung: An Punkt 

an den Punkten Pnt0, Pnt1 und Pnt2 (Elemente "Wählen/Umdefinieren") 




Konvergenz 5% auf Lokale Verf. & Dehnungsenergie 



Plotraster: 5 

� Rechenlauf: Starten und Status überprüfen � v.a. max_stress_vm, spg_vm_0 bis 

spg_vm_2 kontrollieren ! 





Spg_xx, Spg_yy und Spg_xy für Spannungen XX, YY und XY (Rest wie oben) 



4) Designparameter definieren, Formänderungen überprüfen: 

MM: ... > Modell > Konstr Strgen > Designparameter: min. akt. max 

h0 20 30 40 

h1 10 30 40 

h2 10 30 40 

h3 5 30 40 

MM: ... > Modell > Konstr Strgen > Formüberblick: für Parameter ( h0, h1, h2, h3 ) verschiedene 

Einstellungen probieren. 

MM: ... > Modell > Konstr Strgen > Formanimation: kontrollieren... 

5) Designstudien definieren und durchführen: 

� Standardstudie definieren: (falls gewünscht; siehe Beispiel 1) 

� Sensitivitätstudien definieren: 

Name: Lokal1 Typ: Lokale Sensitivität 

basierend auf Analyse Statik1 Parameter: h0 = 30 h1 = 30 h2 = 20 h3 = 10 

Name: Global1 Typ: Globale Sensitivität 

basierend auf Analyse Statik1 h0, h1, h2, h3: Min � Max 10 Intervalle 

(alle Parameter werden gleichzeitig variiert ) 

Beide Rechenläufe durchführen und Ergebnisse untersuchen, z.B. Spannungen von Studie Lokal1 

Fenster: lokal_h0 Darst.Typ: Graph Größe: Meßgröße spg_vm_0 Ort: Designvar. h0 

lokal_h1 Darst.Typ: Graph Größe: Meßgröße spg_vm_1 Ort: Designvar. h1 

lokal_h0_m Darst.Typ: Graph Größe: Meßgröße total_mass Ort: Designvar. h0 

Studie Global1 zeigt geeignete Startwerte für die Optimierung (Ergebnisse wie bei Lokal1 ); als günstige 

Startwerte für die Optimierungsstudie eignen sich die Parameter: h0 = 30, h1 = 30, h2 = 20 u. h3 = 10 .


� Optimierungstudie definieren: 

Name: Optim1 Typ: Optimierung basierend auf Analyse Statik1 

Minimieren: total_mass 

�Nebenbed.: 1. spg_vm_0 = 70 N/mm² 

2. spg_vm_1 = 70 N/mm² 

3. spg_vm_2 = 70 N/mm² 

Parameter: h0 Min.: Minimum Anfänglich: 30 Max.: Maximum 




Optimierungskonvergenz: 1% Max.Iterationen: 20 

� P-Konvergenzdurchlauf wiederholen 

Rechenlauf durchführen; Werte nach Optimierungsstudie: 

Masse = 5.4569e-04 t ( vorher: 5.4790e-04 t ) 

� h0 = 35.9747 mm spg_vm_0 = 70.011 N/mm² 

h1 = 28.9815 mm spg_vm_0 = 70.000 N/mm² 

h2 = 20.2499 mm spg_vm_0 = 70.000 N/mm² 

h3 = 5 mm 

Ergebnisfenster definieren und anzeigen: 

optim1_mass Darst.Typ: Graph Größe: Meßgröße total_mass Ort: Optimierungsdurchlauf 

optim1_vm_0 Darst.Typ: Graph Größe: Meßgröße spg_vm_0 Ort: Optimierungsdurchlauf 



optim1_vm_m Darst.Typ: Graph Größe: Meßgröße max_stress_vm Ort: Optimierungsdurchlauf 

optim1_verf Darst.Typ: Farbfläche Größe: Verschieb. Betrag Darst.Ort: Alle 

optim1_spg Darst.Typ: Farbfläche Größe: Spannung von Mises Darst.Ort: Alle 



Anmerkung: 

Die max. Vergleichspannung beträgt fast 95 N/mm² (Ort: ca. 70 mm von der "Spitze" entfernt), da für diesen 

Bereich keine Nebenbedingung angegeben wurde und h3 = 5 mm für minimale Masse notwendig ist. 

Gegebenenfalls andere bzw. weitere Bedingungen definieren ( die zusätzliche Bedingung max_stress_vm = 70 

konnte vom Programm nicht auch noch gleichzeitig erfüllt werden...). 

Vergleich von Rechendauer und Plattenplatzes: 

Studie: Gesamtrechendauer (sec) Gesamt-CPU-Zeit (sec) Arbeitsverz.-Plattenbelegung (KB) 

Statik1 2.64 2.19 904 

Lokal1 118.27 7.84 1098 

Global1 260.84 18.09 1166 

Optim1 919.48 34.37 2377


Beispiel 7: Bimetall-Balken 

Bimetall-Balken (Stahl – Kupfer) unter Temperaturlast – Volumenmodell 


mit Explorer z.B. Ordner C:\proe_projekte\ProM\Ueb_Volumen\Bimetall1 erzeugen 

2) Pro/E starten und beide Balken modellieren: ( Teil: stahl1.prt und kupfer1.prt ) 

Arbeitsverzeichnis wechseln ( PDM: Datei > Arbeitsverzeichnis... ) und Balken modellieren: 

Beide Balken ( stahl1.prt und kupfer1.prt ) B x H = 20 x 10 mit Länge L = 300 als 

Volumenmodell modellieren und geeignet in Baugruppe bimetall.asm einbauen. Die 

Pro/MECHANICA – Analyse wird in der Baugruppe durchgeführt, dabei werden die Bauteile 

von Pro/MECHANICA als fest miteinander verbunden angesehen. 


L 

Kupfer 



Stahl 

Bedingungen > Neu > Fläche: X fest, Rest frei in Fläche A1 u.A2 

Kante/Kurve: Y fest, Rest frei an K1 

Z fest, Rest frei an K2 


Lasten > Neu > Temperatur: Globale Temp: Lastsatz: Temperatur1 

Modelltemperatur 100 °C, Referenztemperatur 20 °C 

Materialien > Zuweisen > Teil: CU – kupfer1.prt und STEEL – stahl1.prt 

� Analysen: Neue statische Analyse... Name: Statik1, RB-Satz: RBS1, Lastsatz: Druck1 






Plotraster: 4 






Spg_xx, Spg_yy, Spg_zz, Spg_xy, Spg_xz, und Spg_yz für Spannungen XX bis YZ (Rest wie oben) 


Schnittflächen ( z.B. XY - 50% ) und Dynam.Abfrage probieren !


Beispiel 8: Gesenk 

Spannungsverteilung an vereinfachtem Gesenk durch Temperaturlast – Volumenmodell 


mit Explorer z.B. Ordner C:\proe_projekte\ProM\Ueb_Volumen\Gesenk1 erzeugen 

2) Pro/E starten und Gesenk modellieren: ( Teil: gesenk1.prt ) 

Arbeitsverzeichnis wechseln ( PDM: Datei > Arbeitsverzeichnis... ). Bauteil und Gesenkrohling 

erzeugen, dann in Baugruppe einbauen und PDM: Editieren > Komponentenoperationen > 

Ausschneiden und Option Kopieren den Bauteil aus dem Gesenkrohling herausschneiden. 

Daduch erhält man den Ausgangsteil gesenk1.prt. Um den Modellieraufwand gering zu halten, 

wurden Bauteil und Gesenk vereinfacht modelliert. 

Gesenk 

Teilebene 

des Gesenkes 

Bauteil 

PNT0 PNT1 PNT2 

In Pro/MECHANICA Thermal wird zunächst die Temperaturverteilung errechnet, wenn 

zwischen Gesenkaußenflächen und Innenflächen eine Temperaturdifferenz �T = 100 °C 

angenommen wird. Danach wird das errechnete Temperaturfeld für die Pro/MECHANICA 

Structure – Spannungsanalyse verwendet. 

3) Pro/M – Thermal starten: 



Randbedingn > Neu > Vorgeg Temp > Fläche: im RB-Satz: Temp1 

Innen: ALLE Innenflächen wählen, T = 400 °C 

Aussen: ALLE Außenflächen wählen, T = 300 °C 

(Mehrfachwahl mit Strg-Taste; die Teilebene des 

Gesenkes weder bei Innen noch bei Aussen wählen !) 


� Analysen: Neue stationäre Wärmeanalyse...Name: Thermisch1, RB-Satz: Temp1 



Konvergenz 5% auf Lokale Temp.u.Energienormen 


Register Ausgabe: Wärmefluss 

Plotraster: 4




Fenster für Studie Thermisch1 : 

Temp1 Temperatur Betrag Darst.Typ: Farbfläche Darst.Ort: ALLE Darst.Opt.: - 

W_fluss1 Wärmefluss Betrag Darst.Typ: Farbfläche Darst.Ort: ALLE Darst.Opt.: - 

Temp_grad1 Temparaturgradient Betrag Darst.Typ: Farbfläche Darst.Ort: ALLE Darst.Opt.: - 






Bedingungen > Neu > Punkt: Randbedingungssatz: RBS1 

PNT0: FL X,Y und Z fest 

PNT1: LL1 Y und Z fest 

PNT2: LL2 nur Y fest 

Lasten > Neu > Temperatur > MEC/T: 

Name Temp1 

Lastsatz: TempVert1 

Designstudie u.Analyse: Thermisch1 

Referenztemperatur: 20 

( bei 20 °C ist Gesenk spannungsfrei ) 


� Analysen: Neue statische Analyse... Name: Statik1, RB-Satz: RBS1, Lastsatz: TempVert1 






Plotraster: 4 

Im Randbedingungssatz RBS1 wird das Modell gerade soweit statisch bestimmt gelagert, dass es 

für die Berechnung ausreicht und die Verformung des Gesenkes möglichst nicht behindert wird. 

Eventuell kann man eine weitere Analyse mit Randbedingungen, die den tatsächlichen 

Randbedignungen eher entsprechen, durchführen, um den Einfluss der Randbedingungen 

beurteilen zu können. 

� Rechenlauf: Starten und Status überprüfen; (man erhält eine Warnung über singuläre Werte an Punkt-RB !) 


Fenster für Studie Statik: 



Spg_xx, Spg_yy und Spg_zz für Spannungen XX, YY, ZZ (Rest wie oben) 


Schnittflächen ( z.B. XY - 50% ) und Dynam.Abfrage probieren !

Pro/MECHANICA Structure - HTL 1

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