Theorie und Modellentwicklung erweitert

sections/Modellentwicklung.tex

@@ -60,7 +60,7 @@ Strukturdämpfung (über alle Moden) & \unit{0,\!477465}{\%} \\
 \end{tabular}
 \end{table}\vspace{-1em}
 \ac{NREL} richtet sich bei den Rotorblätter an das DOWEC"=Konzeptmodell.
-Somit versteht sich der in der Tabelle~\ref{tab:NRELRotor} angegebene Skalierungsfaktor darauf, die aus dem DOWEC"=Konzeptmodell übernommene Massenverteilung auf die Gesamtmasse der Rotorblätter von der REpower\,5M Muster"=\ac{WEA} zu skalieren.
+Somit versteht sich der, in der Tabelle~\ref{tab:NRELRotor} angegebene, Skalierungsfaktor darauf, die aus dem DOWEC"=Konzeptmodell übernommene Massenverteilung auf die Gesamtmasse der Rotorblätter von der REpower\,5M Muster"=\ac{WEA} zu skalieren.
 
 \ac{NREL} listet ebenfalls in Abhängigkeit von dem Nabenradius in 49 Stellen Informationen zu Steifigkeiten und Massenschwerpunkte.
 Das Masterprojekt \emph{Entwicklung eines Abschnittes des NREL Rotorblattes mit anisotropen Material anhand gegebener Steifigkeitsdaten}~\cite{MP15} setzte sich bereits mit diesen Informationen auseinander und werden hier übernommen.
@@ -142,11 +142,11 @@ Strukturdämpfung (über alle Moden) & \unit{1}{\%} \\
 
 
 \subsubsection{Frequenzen und stationäres Verhalten der Forschungsanlage}
-Das \ac{NREL} berechnete mit zwei verschiedenen Modellen Eigenfrequenzen einer linearisierten Eigenwertanalyse ihrer küstenzugewandten Ausgangs"=\ac{WEA}. Dabei lauten die beiden Modelle FAST und ADAMS und beschreiben eine balkenähnliche Simulation.
+\ac{NREL} berechnete mit zwei verschiedenen Modellen Eigenfrequenzen einer linearisierten Eigenwertanalyse ihrer küstenzugewandten Ausgangs"=\ac{WEA}. Benannt sind die beiden Modelle als FAST"=Modell und ADAMS"=Modell und beschreiben eine balkenähnliche Simulation.
 %Beide Modelle berechnen das linearisierte Eigenwertproblem.
 Das Ergebnis dieser Eigenfrequenzanalyse listet die Tabelle \ref{tab:NRELFreq} auf.
 
-Die Eigenfrequenz"=Abweichung zwischen den Modellen FAST und ADAMS, besonders zur zweiten Rotorblatt"=Eigenfrequenz mit der asymmetrischen flatternden Eigenform, ist dahingehend begründet, dass das ADAMS"=Modell gegenüber dem FAST"=Modell Positionen zum Massenschwerpunk, Moden höherer Ordnung und Torsionsfreiheitsgrade im Turm berücksichtigt. 
+Die, in der Tabelle~\ref{tab:NRELFreq}, zu erkennende Eigenfrequenz"=Abweichung zwischen den Modellen FAST und ADAMS, besonders zur zweiten Rotorblatt"=Eigenfrequenz mit der asymmetrischen flatternden Eigenform, ist dahingehend begründet, dass das ADAMS"=Modell gegenüber dem FAST"=Modell Positionen zum Massenschwerpunk, Moden höherer Ordnung und Torsionsfreiheitsgrade im Turm berücksichtigt. 
 \begin{table}[H]
 \caption[Frequenzen der NREL 5-MW Ausgangs"=Windenergieanlage]{Turmeigenschaften der NREL 5-MW Ausgangs"=Windenergieanlage~\cite{NREL09}}\label{tab:NRELFreq}\centering
 \begin{tabular}{clccllll}
@@ -175,7 +175,7 @@ Freq. & Beschreibung der Eigenform & FAST & ADAMS \\ \midrule
 
 \subsection{Computermodell}
 Die Forschungsanlage wird als Flächenmodell angenähert.
-Ein grundlegendes Computermodell ist durch die Arbeit \cite{Prange14} von \citeauthor{Prange14} entstanden und validiert.
+Ein grundlegendes Computermodell ist durch die Arbeit \emph{Entwicklung eines 3D"=Geometriemodells und numerische Strömungssimulation einer Windenergieanlage} \cite{Prange14} von \citeauthor{Prange14} entstanden und validiert.
 Das dabei verwendete \ac{CAD}-Programm ist \emph{CATIA\,V5} von der Firma \emph{Dassault Systèmes}, mit dem die dreidimensionale Geometrieerzeugung erfolgte.
 Alle erforderliche Modifikationen zur Simulation werden ebenfalls mit dem \ac{CAD}-Programm \emph{CATIA\,V5} durchgeführt.
 Unter den Modifikationen fallen diverse Schnitte, die in das 3D"=Flächenmodell hinzugefügt werden und damit die nötige Möglichkeit bieten Materialparameter vorgeben zu können.
@@ -186,13 +186,13 @@ Die Abbildung \ref{fig:ComputermodellCATIA} links zeigt das übernommene und rec
 \caption{Computermodell der Windenergieanlage}
 \label{fig:ComputermodellCATIA}
 \end{figure} \vspace{-1.5em} 
-Für ein hinreichendes mechanisches Modell beziehungsweise \ac{FEM}"=Modell sind
+Für ein hinreichendes mechanisches Modell beziehungsweise FE"=Modell sind Materialeigenschaften wie
 %sind für gewünschte \ac{FEM}"=Simulationen
 Steifigkeiten und Massen zuzuweisen.
 % weitere Elemente hinzugefügt werden, damit es zu einem hinreichenden mechanisches Modell beziehungsweise \ac{FEM}"=Modell wird. Gemeint sind insbesondere Steifigkeiten 
-Dabei zeigten anfängliche Versuche im Forschungsprojekt \ac{WindNumSim}, dass das Nachbilden der Steifigkeiten für die Rotorblätter nicht trivial ist.
+Dabei zeigten anfängliche Versuche im Forschungsprojekt \ac{WindNumSim}, dass das Nachbilden der Steifigkeiten für die Rotorblätter mit den zur Verfügung stehenden Daten  nicht trivial sind.
 Somit ist es beispielsweise unmöglich das Verhalten der \ac{WEA} mit ausschließlich isotrope Werkstoffe nachzuempfinden. %% TODO: Referenz zu einer Arbeit
-Erste Überlegungen die Steifigkeit für das Rotorblatt abzubilden wurden in einem vorangegangenen Masterprojekt~\citep{MP15} durchgeführt. Als Resultat wird eine Modellierung nach \ac{SNL} gewählt, welches ein in \acs{MATLAB} geschriebenes Programm speziell zur Berechnung von Rotorblättern entwickelte.
+Erste Überlegungen die Steifigkeit für das Rotorblatt abzubilden wurden in einem vorangegangenen Masterprojekt~\citep{MP15} durchgeführt. Als Resultat wird eine Modellierung nach \ac{SNL} \cite{SANDIA13} gewählt, welches ein in \acs{MATLAB} geschriebenes Programm speziell zur Berechnung von Rotorblättern entwickelte.
 Dieses Programm -- genannt \acs{NuMAD} -- erstellt ein in \emph{\ac{APDL}} geschriebene Datei. Das Ergebnis der Rotorblattmodellierung welche die vorgegebenen Steifigkeiten nachbilden zeigt die Abbildung \ref{fig:LageraufbautenAPDL}.
 \begin{figure}[H]\centering
 \includegraphics[width=0.95\textwidth]{Lageraufbauten_iso_ou.png}
@@ -200,8 +200,8 @@ Dieses Programm -- genannt \acs{NuMAD} -- erstellt ein in \emph{\ac{APDL}} gesch
 \label{fig:LageraufbautenAPDL}
 \end{figure} \vspace{-1.5em}
 In Abbildung~\ref{fig:LageraufbautenAPDL} ist zusehen, dass das Modell aus vielen kleinen Einzelflächen besteht.
-Auf diesen Einzelflächen sind jeweils eigene Materialparameter in Form von unterschiedliche Lagenaufbauten verbunden.
-Die hauptsächliche Modifikation besteht darin, das CATIA"=Modell um die gezeigten Einzelflächen zu erweitern. 
+Auf diesen Einzelflächen sind jeweils eigene Materialparameter in Form von unterschiedliche Lagenaufbauten mit unterschiedlichen Materialien verbunden.
+Die hauptsächliche Modifikation besteht darin, das CATIA"=Modell um die dargestellten Einzelflächen zu erweitern, sodass diese in das vom Forschungsprojekt verwendete ANSYS"=Workbench"=Modell importiert und mit den Lageraufbauten erweitert werden kann. 
 
 
 \subsubsection{Rotorblatt}
@@ -218,7 +218,7 @@ Die Abbildung~\ref{fig:SektionenBatch} zeigt die benötigten Sektionen.
 \caption{Sektionen im Rotorblatt}
 \label{fig:SektionenBatch}
 \end{figure} \vspace{-1.5em}
-Anschließend werden Punkte und Linien in Längsrichtung erzeugt. Die Linien werden in radialer Richtung extrudiert und wiederum mit dem CATIA-Modell geschnitten.
+Im Anschluss werden Punkte und Linien in Längsrichtung erzeugt. Die Linien werden in radialer Richtung extrudiert und wiederum mit dem CATIA-Modell geschnitten.
 Sämtliche Informationen zum Lagenaufbau werden aus der NuMAD-generierten ANSYS-Einlesedatei \texttt{shell7.src} des Masterprojekts \citep{MP15} rausgeschrieben, in MATLAB als CATIA-Makro aufbereitet und anschließend in CATIA eingelesen und ausgeführt.
 
 \paragraph{Sektionen und Punkte}~\\
@@ -273,7 +273,7 @@ Der Hauptteil zur Erzeugung von Ebenen in CATIA zeigt folgender Programmausdruck
 %    'part1.Update\r\n'], planeDistances(i), i);
 %end
 %\end{lstlisting}
-\begin{lstlisting}[language=VBScript,showstringspaces=false, caption={VBScript Makro\_open\_file\_and\_create\_elements.catvbs}, label=lst:CATIA-Ebenen]
+\begin{lstlisting}[language=VBScript,firstnumber=22,showstringspaces=false, caption={VBScript Makro\_open\_file\_and\_create\_elements.catvbs}, label=lst:CATIA-Ebenen]
 Set hybridShapePlaneOffset1 = hybridShapeFactory1.AddNewPlaneOffset(reference1, 7000, False)
 hybridShapePlaneOffset1.Name = "Ebene.1001"
 hybridBody1.AppendHybridShape hybridShapePlaneOffset1
@@ -285,6 +285,79 @@ und dabei, der in der ersten Zeile angegebene Abstand von 7000, mit den Werten a
 Die zweite Zeile benennt die Ebenen mit den Bezeichnungen von \glqq \texttt{Ebene.1001}\grqq\ bis \glqq \texttt{Ebene.1018}\grqq.
 Mit den abschließenden Zeilen werden die Ebenen mit dem Modell verknüpft. Zuvor werden noch einige benötigte Variable zur Verfügung gestellt die hier nicht weiter aufgezeigt werden. Für den interessierten Leser und zur Vollständigkeit beziehungsweise zur Reproduzierbarkeit ist das gesamte MATLAB-Skript, welches das CATIA-Makro erzeugt, im Anhang als Programmausdruck \ref{lst:MATLAB-CATIA-Makro} angefügt.
 
+Mit den nun zur Verfügung stehenden Ebenen kann das Modell geschnitten aufgetrennt werden.
+Der Programmausdruck~\ref{lst:CATIA-Trennen} zeigt den Teil aus dem mit MATLAB generierten CATIA"=Makro welche die Trennung beschreibt. 
+\begin{lstlisting}[language=VBScript,firstnumber=159,showstringspaces=false, caption={VBScript Makro\_open\_file\_and\_create\_elements.catvbs}, label=lst:CATIA-Trennen]
+Set hybridShapeAssemble2 = hybridShapes2.Item("Trennen.1001r")
+Set reference1 = part1.CreateReferenceFromObject(hybridShapeAssemble2)
+Set hybridShapePlaneOffset1 = hybridShapes1.Item("Ebene.1002")
+Set reference2 = part1.CreateReferenceFromObject(hybridShapePlaneOffset1)
+
+Set hybridShapeSplit1 = hybridShapeFactory1.AddNewHybridSplit(reference1, reference2, -1)
+hybridShapeFactory1.GSMVisibility reference1, 0
+hybridShapeSplit1.Name = "Trennen.1002"
+hybridBody3.AppendHybridShape hybridShapeSplit1
+part1.InWorkObject = hybridShapeSplit1
+part1.Update
+part1.Update
+Set hybridShapeSplit1 = hybridShapeFactory1.AddNewHybridSplit(reference1, reference2, 1)
+hybridShapeFactory1.GSMVisibility reference1, 0
+hybridShapeSplit1.Name = "Trennen.1002r"
+hybridBody3.AppendHybridShape hybridShapeSplit1
+part1.InWorkObject = hybridShapeSplit1
+part1.Update
+part1.Update
+\end{lstlisting}
+%
+Anschließend werden die geschnittenen Abschnitte wieder zu einer Gesamtoberfläche zusammengesetzt, siehe dazu Programmausdruck~\ref{lst:CATIA-VerbindenEbenen}.
+\begin{lstlisting}[language=VBScript,firstnumber=499,showstringspaces=false, caption={VBScript Makro\_open\_file\_and\_create\_elements.catvbs}, label=lst:CATIA-VerbindenEbenen]
+Set hybridBody4 = hybridBodies1.Add()
+hybridBody4.Name = "Gesamtoberfläche"
+part1.Update
+Set hybridShapeSplit1 = hybridShapes2.Item("Trennen.1001")
+Set reference1 = part1.CreateReferenceFromObject(hybridShapeSplit1)
+
+Set hybridShapeSplit1 = hybridShapes2.Item("Trennen.1002")
+Set reference2 = part1.CreateReferenceFromObject(hybridShapeSplit1)
+Set hybridShapeAssemble1 = hybridShapeFactory1.AddNewJoin(reference1, reference2)
+
+Set hybridShapeSplit1 = hybridShapes2.Item("Trennen.1003")
+Set reference3 = part1.CreateReferenceFromObject(hybridShapeSplit1)
+hybridShapeAssemble1.AddElement reference3
+\end{lstlisting}
+%
+%
+Da mit der Einlesedatei \texttt{shell7.src} die kleinen Einzelflächen mit den zuvor definierten \emph{Keypoints} erstellt werden, wird vorerst nachvollzogen welche \emph{Keypoints} zur Flächenerzeugung verwendet wurden.
+Die Zeilen 18.977 bis 21.484 der Einlesedatei \texttt{shell7.src} beschreiben die Flächenerzeugung.
+Der Programmausdruck~\ref{lst:APDL-Flächen} stellt den Beginn mit der ersten Fläche dar.
+\begin{lstlisting}[language=Fortran,firstnumber=18977, caption={APDL shell7.src: Informationen zu Einzelflächen},label=lst:APDL-Flächen]
+! GENERATE SKIN AREAS ==================================
+
+*if,hide_warndlg_areas,eq,1,then
+   /UIS, MSGPOP, 3
+*endif
+
+   asel,none
+   lsel,all
+   csys,0
+   a,1,9,1009,1001
+      aatt,,,32,1001,2
+   asel,none
+   lsel,all
+\end{lstlisting}
+Notiert werden Zeilen mit dem \texttt{a}"=Befehl, wie den in Zeile 18986; \texttt{a,1,9,1009,1001}, und in eine Textdatei Namens \texttt{sections.txt} zwischengespeichert.
+Die dem \texttt{a}"=Befehl folgenden vier Ziffern, sind die eindeutigen Bezeichner der \emph{Keypoints}.
+Mit dieser Methode reduziert sich die Anzahl der Keypoint von insgesamt 37.192 auf 498, wenn auf duplizierte sowie \emph{Keypoints} achtet die sich wirklich auf den Ebenen befinden. Die Umsetzung mit MATLAB zeigt Programmausdruck~\ref{lst:MATLAB-Keypoints}.
+\begin{lstlisting}[language=Matlab, firstnumber=45, caption={MATLAB Create\_CATIA\_Makro.m: Keypoint-Aufbereitung},label=lst:MATLAB-Keypoints]
+uniqueSectionKeypoints = unique(sectionKeypoints(:));
+%
+% KEYPOINTS AND SECTIONS
+iskeypointInSection = (ismember(keypoints(:,1) , uniqueSectionKeypoints));
+\end{lstlisting}
+
+Linien ...
+
+
 \paragraph{Längsschnitte}~\\\nopagebreak
 ~
 %
@@ -609,7 +682,11 @@ In Abbildung~\ref{fig:konvergenz:modal} ist die Konvergenz zu den Eigenfrequenze
 
 
 \subsubsection{Randbedingungen}
-~
+\begin{figure}[H]\centering
+\includegraphics[width=0.48\textwidth]{Randbedingungen_Beschleunigung.png}
+\caption{Statische Randbedingungen}
+\label{fig:Kontakte}
+\end{figure} \vspace{-1.5em}
 
 \subsubsection{Analyseparameter}
 ~