Beispiel einer Festigkeitsberechnung in Mathcad durch Parameter-Übernahme aus PTC-Creo (ehem. ProEngineer):

Seit Wildfire-III (M030) ist die Analyse bez. Berechnung von Creo-Parametern mit Mathcad möglich. Hier ein weiteres Berechnungs-Beispiel dazu, (die Beispiel-Dateien proe_mc_bieg.xmcd und proe_mc_bieg.prt befinden sich in proe_mc_bieg.zip zum Herunterladen):

Das Creo-Part und die Mathcad-Datei sind zusammen in einem Pfad zu entpacken bzw. dort zu belassen. Zum Öffnen des Creo-Parts "proe_mc_bige.prt" sollte Creo-Elements (entspricht Wildfire-V) oder höher und für das Mathcad-Sheet "proe_mc_bieg.xmcd" Mathcad-15 installiert sein.

In diesem Beispiel-Part handelt es sich um einen Rechteck-Querschnitt 100mm x 50mm mit 250mm Länge, in welchem in der Mitte eine Schnittfläche X-SEC zur Sichtbarmachung des Querschnitt eingefügt wurde. Um techn. Angaben/Werte aus dem Schnitt zu übernehmen ist es in Creo ist es möglich die Schnittfläche, wie in diesem Beispiel als Konstruktionelement (Feature) zu definieren. Nach dem Laden des Parts kann es sein, dass der Schnitt nicht sichtbar. Dann durch Klicken auf Menü View/View-Manager mit Selektion des Folders XSEC und Selektion von ”A” mit anschließendem Klick auf Options mit Selection "visibility" auf sichtbar stellen.

Aus der Schnittflächen des Rechteck-Querschnitts wird in diesem Beispiel das Flächenträgheitsmomente an Mathcad übergeben. Durch die Selektion des Features SECTION_PROP_1 und mit rechter Maustaste der Auswahl ”Edit Definition” kann die Schnitt-Defintion editiert werden. Als Koordinaten-System ist CSO eingestellt. Im unterem Teil des Fensters sind die von Creo ermittelten Werte, wie Flächengröße, Flächenschwerpunkt usw. zu erkennen. Die zur Berechnung von Biegespannungen benötigten Flächenträgheitsmomente Ixx und Iyy sind hier ebenfalls sichtbar.

Anmerkung: Wird der Rechteck-Sketch des zu extrudieren Volumens (EXTRUDE_1) verändert oder ein zusätzliches Feature vor dem Schnitt-Feature (SECTION_PROP_1) eingefügt, so sind nach dem Regenerieren des Parts die Schnitt-Angabe wieder aktuell, d.h Mathcad kann diese übernehmen und damit rechnen.

Mit der Selektion des Feature "ANALYSIS1" im Datenbaum und einem Rechts-Mausklick auf "Edit Definition" im Contents-Menue, öffnet sich das ANALYSIS-Fenster. Darin den "Next" Button anklicken damit sich MATHCAD-Analysis zusammen mit dem MathCad-Fenster öffnet.

Achtung: das Mathcad-Fenster verbirgt sich evtl. hinter dem Creo-Fenster.

Aus den Creo Flächenträgheitsmomenten Ixx und Iyy soll Mathcad bei gegebenem Biegemoment die Biege-Spannung errechnet werden. Dazu ist es notwendig, dass die Ixx und Iyy-Werte an Mathcad übergeben werden. Um dieses ist ermöglichen sind die dem Creo-Parameter zu zuordnenden Mathcad-Variablen vorher in Mathcad zu definieren und unter Eigenschaften mit dem Tag proe2mc zu kennzeichnen. Dieses ist im Bild rechts Beispielhaft für die Höhe X1 und Breite Y1 dargestellt.

Sollen Mathcad-Variablen an Creo zurückgegeben werden, z.B. die Variable sigma_bx1 so ist diese ebenfalls vor der Zuordnung im MATHCAD-Analysis Fenster in Mathcad zu definieren und unter Eigenschaften mit dem Tag mc2proe zu versehen.

Im Mathcad-Sheet wird die Berechnung der Biege-Randspannungen am Profil-Querschnitt wie folgt durchgeführt:

Querschnitts-Fläche Höhe x1:=100mm, Breite Y1:=50mm

Obige Werte sind fiktiv, da bei der Part-Regenerierung die Creo-Parameter Werte eingesetzt werden. Dazu ist im Tag für diese Wertzuweisungen "proe2mc" eingetragen. Bitte dieses überprüfen durch selektieren der Gleichung und mit Rechter-Maustaste Eigenschaften wählen, unter Tag sollte dann "proe2mc" eingetragen sein.

Gegebenes Biegemonent Mby:=400Nm

Flächen-Schwerpunktsabstand xs:=50mm, ys:0mm

Flächenträgheitsmomente Ixx:=1041666mm^4, IYY:=4166666mm^4

Die Werte für die Flächen-Schwerpunktsabstände und -Trägheitsmomente werden von Creo übernommen, d.h. im Tag der Variablen-Eigenschaften sollte ebenfalls "proe2mc" eingetragen sein..

Biegung um die Hauptträgheitsachse Y-Y berechnen.

am Profilschnitt oben σ_by1:= Mb/Iyy*(0-xs)=-4.8MPa

am Profilschnitt unten σ_by2:= Mb/Iyy*(x1-xs)=4.8MPa

Die Randspannungswerte werden an Creo zurückgegeben dazu ist im Tag der Variablen-Definition "mc2proe" einzutragen. Wird das Mathcad Sheet verändert, so ist es anschließend zu speichern und die Neuberechnung nicht in Mathcad sondern in Mathcad-Analysis mit Compute auszulösen.

Zum Vergleich der obigen Berechnung diese im Bild rechts unten mit Creo-Mechanica. Die dafür notwendigen Feature sind im Beispiel-Part pc_mc_bieg.prt enthalten enthalten. Randbedingen: Profil an der linken Stirnfläche fest eingespannt, Biegemoment von 400Nm wirkt auf linke Stirnfläche in negativer Y-Richtung.

Ergebnis: Randspannungen oben und unten ca. 5.0MPa (n. van Mises).