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Alt 22.06.2015, 22:34   #1
Gaga
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Standard Der ABEC Thread...

Moin,

wie der Titel schon sagt und da offenbar Interesse besteht - der 'How-To-Thread' zu ABEC.

Im ersten Anlauf hatten 3eepoint (3D-CAD), Fabian, nailhead und Nils netterweise bereits mit ihrem know-how beigetragen, bzw. sich dazu bereit erklärt, dies im Lauf des Threads zu tun. Deren Input wird's auch unbedingt brauchen, sobald es etwas komplexer wird... Alleine werde ich dies nicht stemmen können.

Wie schon gesagt, kann ich inwischen halbwegs mit AkAbak umgehen und beschäftige mich nun mit ABEC, um perspektivisch auch etwas komplexere Simulationen durchführen zu können.

Es gibt eine freie Version von ABEC, die voll funktionstüchtig ist, aber lediglich die solving-results nicht abspeichern kann. Kann also jeder einfach und umsonst mit loslegen. Für nicht-kommerzielle Nutzung bietet Jörg Panzer sogar eine 'Studenten-Lizenz' für ABEC an.

Der Plan ist zunächst, ausgehend von einem mit ABAC gelieferten Demo-File (das SP38 Skript) eine einfache BR-Box zu simulieren. Zur Simulation der SP38 BR-Box gibt es auf der Randteam Homepage unter Studies auch ein pdf-Dokument.
Dabei geht es darum, den grundsätzlichen Aufbau und die Basisfunktionen von ABEC anhand eines einfachen Beispiels zu lernen.

Das eigene Modell wird sich an der kleinen, im Pc0-Thread benutzten Test-BR-Box orientieren, so daß die ABEC-Simulationsergebnisse sowohl mit Messungen, als auch Simulationen anderer Programme verglichen werden können.

Natürlich braucht's ABEC nicht für die Simulation eines BR-Lautsprechers. Aber die Möglichkeit, in 3D-CAD-Programmen gezeichnete Gehäuse in ABEC zu importieren, bietet für die Simulation von Hörnern, Waveguides etc. großartige Möglichkeiten...

Was mit ABEC geht, ist auch schön in Nils Thread 'Abfallprodukt mit Quasikoax' oder im DIY Auido Forum (Synergy Horn Thread) zu sehen.

Jetzt aber los, Runde 2...


Trotzdem sollte für die ersten Schritte der Help-File zur Hand sein, der auch einzeln runtergeladen werden kann.

Gruß,
Christoph
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Alt 24.06.2015, 20:06   #2
Gaga
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Standard 1. ABEC Startseite und Start

Moin zusammen,

wie angekündigt will ich mit den ersten Schritten anfangen. Zunächst super-simpel mit klitzekleinen Schritten.

Das ist einerseits für mich als Anfänger angenehm, andererseits hoffe ich, daß es anderen Interessierten ein wenig die Schwellenangst nimmt. Also, nicht (ab-)hauen deswegen. Ich bitte die ABEC-erfahrenen Nutzer ab und an einen Blick auf die Skripte zu werfen und gegebenfalls zu korrigieren.

Wie im ersten Beitrag erwähnt, versuchen 3ee und ich zunächst eine ganz einfache BR-Testbox zu
simulieren.

Die Gehäusemaße sind:
148mm x 297mm x 200 mm (B x H x T) außen.
Der Baß (CP-104) ist 92mm von unten montiert (Chassis-Mitte).

Ich werde dies zunächst mit Hilfe von Skripten tun, 3ee mit Hilfe von 3D-CAD-Dateien, die in ABEC importiert werden können.

Ich gehe davon aus, daß ihr das Programm und die Hilfe- und Beispielfiles installiert und geladen habt.

Nach dem Start von ABEC wird man freundlich von der Startscreen begrüßt:


Es ist m.E. sinnvoll, die Examples zu öffnen und sich das einfach mal anzuschauen. Die Skripte, mit denen ich zunächst arbeite, lehnen sich grob an das Beispiel 'Speaker Cabinet SP38' aus (C:\xxx\RDTeam\ABEC3\ABEC3 Examples\BEM\Loudspeakers\Speaker Cabinet SP38) an.

Allerdings möchte ich die Erstellung eines BEM-Skripts, insbesondere die Erstellung des Gehäuses aus 'Nodes' und 'Elements' ganz genau beschreiben. Ich würde mich freuen, wenn jemand Lust hätte, parallel eine eigene BR-Box mit zugehörigem Treiber zu simulieren.

Aber wie bekommt man nun eine eigene Simulation hin?
Dazu mehr im nächsten Beitrag...

Gruß,
Christoph
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Alt 24.06.2015, 20:28   #3
Gaga
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Standard 2. ABEC - Info zum Projekt laden

Moin,

wie kann man Informationen zum ABEC-Projekt laden, so daß sie unter dem Reiter 'Info' angezeigt werden?

Mit einem Klick auf den 'Project'-Reiter, lässt sich ein Projekt anlegen, d.h. Skripte laden, die das Projekt beschreiben und ABEC sagen, wie und was simuliert werden soll:


Zu den einzenen Scripten und Files, die hier geladen werden können bzw. müssen, Schritt für Schritt mehr.

Zunächst die Information zum eigenen ABECProjekt: Der Info-Text zum Projekt kann durch einen Doppelklick auf 'Information File' geladen werden. Es öffnet sich ein Dokumentenfenster und ABEC möchte jetzt den Informationstext laden. ABEC erwartet hier einen Textfile in .rtf-Format.


In diesem Fall habe ich einfach in Word den Text geschrieben und den File als rtf-Dokument im
ABEC Projektordner gespeichert.
Nachdem der rtf-File geladen wurde, erscheint er im Projektfenster:


...und natürlich auch im Info Fenster:


Das funktioniert im Prinzip genauso mit den BEM-, LEM- und Observation-Skripten, die wir für die Beschreibung eines ABEC-Projekts brauchen. Allerdings sind diese Skripte im .txt-Format zu laden und durch einen Doppelklick auch jederzeit in ABEC zu öffnen und zu modifizieren...

Im nächsten Schritt weiter zum Boundary Element (BEM)-Skript. Was steht da drin? Sehen wir im nächsten Beitrag...

Grüsse,
Christoph
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Alt 24.06.2015, 21:40   #4
Gaga
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Standard 3. ABEC - BEM Script 'Solving File'

Moin,

vom 'Boundary Element Script' möchte ABEC wissen,
- wie das zu simulierende Gehäuse aussieht,
- wie der zu simulierende Treiber aussieht,
- wo der Treiber im Gehäuse eingebaut ist,
- welcher Frequenzbereich und wie fein der berechnet werden soll und
- ob und welche Gehäusesymmetrien bei der Beschreibung des Gehäuses verwendet werden.

In späteren Beiträgen wird 3ee voraussichtlich zeigen, wie man in einem 3D-CAD Programm ein Gehäuse zeichnet und in ABEC importieren kann. Das wird an dieser Stelle einige Arbeiten vereinfachen, bzw. unnötig machen und die Möglichkeiten von ABEC-Simulationen enorm erweitern. Bis es so weit ist, geht's hier zu Fuß weiter...

Wie das 'Information File' lässt sich das BEM Skript (txt-file) nach Doppelklick auf 'Boundary Element Script' laden:


Das Beispiel-BEM-Skript zur CP-104 BR-Box ist in 2 Text-Dokumente, das 'Solving-Script' und das 'Nodes-Script' aufgeteilt. Das muß nicht zwingend so sein, es könne auch alle Informationen in einem Skript stehen.

Zunächst das 'Solving-Skript', hier der Teil mit der Rechenanleitung für ABEC. Das ist in diesem Beispiel super-simpel:
Zitat:
//************************************************** ***************************
//
// ABEC3 Solving File
// Project: CP104 Enclosure 1
//
//************************************************** ***************************

// Hinweis auf einen anderen Textfile, in dem die Gehäusekoordinaten (Nodes) beschrieben sind

File="Nodes CP104 Enclosure 1.txt"


Control_Solver
f1=30; f2=2000;
NumFrequencies=60; Abscissa=log;
MeshFrequency=2000Hz
Sym=x
Meshing=Delaunay
Ein paar kleine Erläuterungen dazu:
Immer wenn die '//'-Zeichen vor einer Zeile stehen, wirde der Text nicht vom Programm gelesen - es handelt sich um Erklärungen und Anmerkungen.

In diesem Skript steht also sehr wenig drin:
- Ein Verweis auf das Nodes-Skript "Nodes CP104 Enclosure 1.txt" und
- der Control_Solver, also die Rechenparameter.

Was die einzelnen Parameter im Control_Solver bedeuten, kann schnell und einfach im Help-file
nachgeschlagen werden. Einfach mal reinschauen...


...die entsprechenden Parameter anschauen und damit spielen.
Hier:
f1=30; f2=2000; // Frequenzbereich der Simulation
NumFrequencies=60; Abscissa=log; // Anzahl der simulierten Frequenzen
MeshFrequency=2000Hz // Auflösung /Feinheit der 'Netz'-Berechnung
Sym=x // Gehäusesymmetrie zur x-Ebene (bezieht sich auf das Gehäuse bzw. Nodes-Skript, dazu später mehr).
Meshing=Delaunay //ABEC lässt die Wahl zwischen zwei Meshing-Modi, 'Delaunay' und 'Bifu'. Delaunay kann wohl besser komplizierte Formen abbilden, braucht dafür eine längere Rechenzeit. Fragt mich los nicht nach den Unterschieden...

Um die Beschreibung des Gehäuses mittels 'Nodes' und 'Elements' geht's dann im nächsten Beitrag.

Ist noch jemand dabei?

Grüsse,
Christoph
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Alt 24.06.2015, 21:44   #5
LarsLarsen
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Ja klar! Will nur nicht stören in der Ordnung der Threads... Sollte ich Fragen haben, melde ich mich natürlich.
LarsLarsen ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 24.06.2015, 21:48   #6
Chlang
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Zitat:
Zitat von Gaga Beitrag anzeigen
Ist noch jemand dabei?
Hallo Christoph,

erst mal nur lesend, aber dabei, weil hoch interessant.
Also nicht wundern, wenn zumindest von mir hier nicht viel zu hören sein wird (bis jetzt bilde ich mir auch ein, alles verstanden zu haben). Ich wollte den Fluss nicht stören...

... weiter machen!

Grüße
Chlang
__________________


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Alt 24.06.2015, 22:12   #7
3eepoint
wtf?! -BOOOOOOOOM
 
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Schön das es weiter geht ^^ Anleitung kommt Freitag abend bzw. Nacht. Hab das Modell schon fertig, geht jetzt nur noch um die Beschreibung der Schritte.
__________________
Meine Nachbarn hören auch Metal, ob sie wollen, oder nicht \m/
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Alt 24.06.2015, 22:28   #8
Gaga
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Standard 4. ABEC - BEM Script: Gehäuse und 'Nodes'

Hallo Lars, Chlang und 3ee,

na wunderbar, dann mach ich mal weiter, habe noch ein wenig Zeit.

Ich habe überlegt, die Beschreibung eines Gehäuses mittels 'Nodes' und 'Elements' ganz genau in Einzelschritten zu beschreiben. Ist für die Leute, die sich mit ABEC auskennen eher langweilig, aber ich denke, daß es zu Anfang des Threads ganz sinnvoll ist.

Aus meiner Erfahrung ist es sinnvoll, sich zunächst das Gehäuse und die Gehäusemaße einfach auf ein Blatt Papier zu zeichnen und die Gehäuse-Ecken (Nodes) zu nummerieren. Ich habe das mal für das CP-104 Testgehäuse gemacht:


Außer den nummerierten Gehäuseecken habe ich die Gehäusemaße (148mm x 297mm x 200 mm, B x H x T, außen) und die Raumdimensionen x, y, z aufgemalt.

Da das Gehäuse entlang der y-z-Fläche, also x-Achse symmetrisch ist, habe ich nur die halbe Gehäusebreite aufgemalt. Im Solving Skript steht daher 'Sym=x'. Warum so umständlich? Man spart Rechenaufwand und damit Rechenzeit, was später je nach Projekt ganz schön praktisch sein kann...

Was man noch an der Zeichnung sehen kann ist, in welcher Reihenfolge die Ecken/Nodes nummeriert sind. Das ist später wichtig, wenn aus den Ecken Flächen ('Elements') gebastelt werden. Ich komme darauf zurück.

Aus der Zeichnung abgelesen, die Liste der Nodes (Node #, x, y, z, Angaben in mm):

2001 74, 297, 0
2002 0, 297, 0
2003 0, 0, 0
2004 74, 0, 0
2201 74 , 297, -200
2202 0, 297, -200
2203 0, 0, -200
2204 74, 0, -200

Die Node-Nummerierung könnte auch mit anderen Zahlen gemacht werden - aber es sollte jede Zahl eindeutig einen Punkt beschreiben, sich also im Node-Skript nicht wiederholen.

Im Node-Script sieht das dann so aus:
Zitat:
//************************************************** ***************************
//
// ABEC3 Nodes File
// Project: CP104 Enclosure 1
// Gaga 2015
//
//************************************************** ***************************



// Symmetry-plane is yz (Sym=x)
// Front in xy-plane pointing along z-axis
// Height is 297mm (in y)
// Width is 74mm (in x)
// Depth is 200mm (in -z)


Nodes "N1"

Scale=1mm

// Node #, x, y, z

2001 74 297 0
2002 0 297 0
2003 0 0 0
2004 74 0 0
2201 74 297 -200
2202 0 297 -200
2203 0 0 -200
2204 74 0 -200
Zu der Liste kommt also nur noch die Information Nodes "N1" und Scale=1mm.

Scale=1mm muss angeben werden, falls mm-Werte eingeben werden - sonst werden m angenommen...

Die Information Nodes "N1" ist wichtig, da die Gehäuseflächen ('Elements') aus den Nodes zusammensetzen und dabei auf eine spezifische Nodes-Liste (hier "N1") beziehen.

Nachdem die Nodes festgelegt sind - hier könnten natürlich andere Gehäuse beschrieben werden - basteln wir im nächsten Beitrag aus den Nodes die Elements und aus den Elements das CP-104 Gehäuse.

Gruß,
Christoph
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Alt 24.06.2015, 23:07   #9
Gaga
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Standard 5. ABEC - BEM Script: Gehäuse und 'Elements'

Moin,

ABEC setzt die Gehäuseflächen 'Elements' aus den 'Nodes', also x-y-z-definierten Gehäuseecken zusammen.

Im Skript sieht das so aus:
Zitat:
Elements "Enclosure-Exterior"
RefNodes="N1"
SubDomain=1
101 2003 2203 2204 2004 // bottom wall
102 2203 2202 2201 2204 // rear wall
103 2002 2001 2201 2202 // top wall
104 2004 2204 2201 2001 // side wall
201 2003 2004 2001 2002 // baffle
Definiert wird,
- daß die beschriebenen 'Elements' die Außenseite des Gehäuses beschreiben (Elements "Enclosure-Exterior). Wir können später auch die Gehäuse-Innenseite beschreiben...;
- auf welche Nodes-Liste sich die 'Elements' beziehen, hier die Nodes-Liste "N1";
- in welche Domäne (SubDomain=1) das Element 'schaut'.

Wieso interessiert uns das? Im Moment für die Erstellung des Geäuses noch nicht, aber ABEC kann Sub-Domänen definieren, wie Gehäuseinnenseite, Gehäußeaußenseite (Raum), Bassreflex-Rohre, das Innenvolumen von Hörnern etc. und wie sie über die jeweiligen Grenzflächen interagieren.

Die Element-Liste ist dann wieder selbsterklärend. Aus den Nodes (Gehäuseecken) werden die Außenflächen des Gehäuses zusammengesetzt, dabei bekommt jede Fläche wieder eine Zahl zugeordnet.

Die Flächen bzw. deren Gehäuseecken Nodes) lassen sich wieder von der Zeichnung in letzten Beitrag ablesen.

OBACHT: Bei der Beschreibung von Flächen ist es wichtig, auf die Reihenfolge der Nodes zu achten. Zum Beispiel wird die (halbe) Front (Element #201) durch die Nodes 2003, 2004, 2001, 2002 beschrieben. Wenn man von vorne draufschaut also gegen den Uhrzeigersinn. Wieso ist das wichtig? ABEC erkennt aus der Reihenfolge der Nodes, wo die beschriebene Fläche 'hinschaut'. Hier gilt die 'Rechte-Hand-Regel'. Da wo der Daumen hinzeigt, ist die Fläche gerichtet.
Die Gehäuseaußenflächen schauen nach 'außen', also in die Sub-Domäne 1 'Exterior'. Alle beschriebenen Flächen sollten dieser Regel folgen...

Damit ist das BEM-Skript (Solving Skript und Nodes Skript) auch schon fast vollständig erklärt:

Zitat:
//************************************************** ***************************
//
// ABEC3 Solving File
// Project: CP104 Enclosure 1
//
//************************************************** ***************************

// Hinweis auf einen anderen Textfile, in dem die Gehäusekoordinaten beschrieben sind

File="Nodes CP104 Enclosure 1.txt"


Control_Solver
f1=30; f2=2000;
NumFrequencies=60; Abscissa=log;
MeshFrequency=2000Hz
Sym=x
Meshing=Delaunay


Subdomain_Properties "Exterior"
Subdomain=1
ElType=Exterior
IBPlane=x; IBOffset=0m // Reflecting floor



Elements "Enclosure-Exterior"
RefNodes="N1"
SubDomain=1
101 2003 2203 2204 2004 // bottom wall
102 2203 2202 2201 2204 // rear wall
103 2002 2001 2201 2202 // top wall
104 2004 2204 2201 2001 // side wall
201 2003 2004 2001 2002 // baffle
Ich hänge die beiden Skripte der mail für eigene Versuche an. Zunächst kann mit den Skripten nur das Gehäuse dargestellt werden, es fehlen ja noch die Beschreibung der Lautsprecher und ein Observation Skript...

Aber jetzt können wir schon ein Gehäuse zusammenbasteln und in ABEC anschauen.

Gruß,
Christoph
Angehängte Dateien
Dateityp: txt Solving CP 104 Enclosure start 1.txt (921 Bytes, 4x aufgerufen)
Dateityp: txt Nodes CP104 Enclosure 1.txt (603 Bytes, 0x aufgerufen)
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Alt 24.06.2015, 23:28   #10
Gaga
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Standard 6. ABEC - BEM Skript: Gehäuse 'Drawing'

Moin,

wenn ihr die beiden Skripte (Anhang letzter Beitrag) in das Projekt hochgeladen habt...


...sollte das Gehäuse nach einem Klick auf den Reiter 'Drawing' sichtbar sein:


Mit den Pfeilen 'Rotation' und 'Shifting' links im Fenster, kann man das Gehäuse drehen und hin- und herbewegen:


Jetzt sieht man auch, daß nur ein 'halbes' Gehäuse gezeichnet wurde.
Mit einem Haken an 'Symmetries' im Reiter 'Views' aus der rechten Seite von ABEC, lässt sich das Gehäuse komplett ansehen:


Mit einem Haken an 'Nodes' im selben Fenster rechts, lassen sich auch die Nodes (Nummerierung der Nodes) darstellen:


Hier habe ich nochmals die Reihenfolge der Nodes im Element 'side wall /Seitenwand' dargestellt. Nach der 'Rechte-Hand-Regel' schaut die Seitemwand nach außen in die sub-domain 'Exterior'.

Sichtbar ist die Richtung auch durch die kurzen, scharzen Striche, die ebenfals nach außen schauen ('normals'). Diese werden sichtbar, wennman an 'Normals' im Fenster 'Views' ebenfalls einen Haken setzt.

Weiter geht's dann mit dem 'meshing', also lösen des solving Skripts. Im nächsten Beitrag. Genug für heute...

Gruß,
Christoph
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Alt 25.06.2015, 13:16   #11
Peter Wind
Ne kölsche Jeck
 
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Standard

Deine DOKU finde ich sehr interssant...lese still und heimlich mit...
Peter Wind ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.06.2015, 18:36   #12
Gaga
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Standard 7. ABEC - BEM Skript: Solving - Mesh

Hallo Peter,

vielen Dank für Deine Rückmeldung - freut mich, daß Du hier mitliest.

Dann mache ich mal weiter, ich muss mich ein wenig beeilen, bevor 3ee...
Zitat:
Anleitung kommt Freitag abend bzw. Nacht. Hab das Modell schon fertig, geht jetzt nur noch um die Beschreibung der Schritte.
...am Freitag mit 3D-CAD hier übernimmt. Die CAD-Seite macht die ganze Sache hier erst richtig interessant - ABEC kann die so gezeichneten Gehäuse (bzw. deren 'Netz' oder 'Mesh') ja importieren.

Aber zunächst geht's hier im nächsten schritt darum, mit dem einfachen, vorliegenden Skript das Gehäuse zu 'solven', d.h. vom Solving Skript...
Zitat:
Control_Solver
f1=30; f2=2000;
NumFrequencies=60; Abscissa=log;
MeshFrequency=2000Hz
Dim=3D
Sym=x
Meshing=Delaunay
...aus den Gehäusedaten (Nodes und Elements) das 'Mesh', also Netz berechnen lassen. Dazu reicht ein Klick auf das 'Solving'-Symbol oder der Befehl 'Start Solving' unter dem Solving Menu:


Jetzt ist das Gehäuse mit einem 'Netz' überzogen, das von ABEC für die Berechnung des akustischen Verhaltens des Gehäuses (oder später Horns) benutzt wird.

Je feiner das Netz, desto exakter die Simulation - aber auch desto länger die Rechenzeit. Im Beispiel oben wurde eine 'MeshFrequency' von 2000 Hz benutzt. Ändert man den Wert im Skript auf 3000 Hz und lässt dann nochmals lösen, sieht das 'Netz' feiner aus:


...aber die Rechenzeit hat sich enorm verlängert. Ich finde es recht nützlich, einfach mal mit den verschiedenen Parametern zu spielen und zu schauen, wie sich das auswirkt.

Was fehlt noch für die Erstellung von Gehäusen mittels Skripten? Es soll noch das Innengehäuse in das Skript aufgenommen werden, damit später auch simuliert werden kann, was im Gehäuse passiert. Und es fehlt noch der Lautsprecher.

Mit der Erstellung des Innengehäuses geht's im nächsten Beitrag weiter.

Bis dahin,
Christoph
Gaga ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 26.06.2015, 00:25   #13
Gaga
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Standard 8. ABEC - BEM Skript: Innengehäuse - Interior

Moin,

da wir auch gerne simulieren möchten, was im Gehäuse passiert, brauchen wir ein Innengehäuse.

Dieses wird analog zum Außengehäuse durch die entsprechenden Gehäuseecken (Nodes) und Innenflächen (Elements) beschrieben.

Dazu kann einfach mit einem Doppelklick der Nodes-File geöffnet werden...


...und die entsprechenden Nodes in das Skript eingetragen werden.

Hier habe ich einfach die Nodes-Liste des Außengehäuses kopiert und anszelle von 2xxx-Zahlen einfach die entsprechenden 4xxx-Zahlen zur Bezeichnung der Nodes verwendet.

Die Gehäusewände des Testgehäuses sind ca 12 mm dick. Also wurden die x,y,z,-Koordinaten der Nodes entsprechend um 12 mm korrigiert.

Aus
Zitat:
Nodes "N1"

Scale=1mm

// Node #, x, y, z

2001 74 297 0
2002 0 297 0
2003 0 0 0
2004 74 0 0
2201 74 297 -200
2202 0 297 -200
2203 0 0 -200
2204 74 0 -200
wird dann

Zitat:
Nodes "N1"

Scale=1mm

// Node #, x, y, z

2001 74 297 0
2002 0 297 0
2003 0 0 0
2004 74 0 0
2201 74 297 -200
2202 0 297 -200
2203 0 0 -200
2204 74 0 -200

// Enclosure inside 12mm

4001 62 285 -12
4002 0 285 -12
4003 0 12 -12
4004 62 12 -12
4201 62 285 -188
4202 0 285 -188
4203 0 12 -188
4204 62 12 -188
Die Referenz der Nodes-Liste bleibt "N1". Darauf bezieht sich dann das Solving-Skript.

Geht eigentlich ganz schnell.

Bei der Beschreibung der 'Elements' (Gehäusewände) im Solving-Skript müssen wir wieder auf die 'Drehrichtung' der Nodes aufpasen: Da die Innenwände nach innen in's Gehäuse schauen müssen wir um der 'Rechte-Hand-Regel' zu folgen, die Reihenfolge der Nodes genau anders herum schreiben. Also so:
Zitat:
Subdomain_Properties "Exterior"
Subdomain=1
ElType=Exterior
IBPlane=x; IBOffset=0m // Reflecting floor



Elements "Enclosure-Exterior"
RefNodes="N1"
SubDomain=1
101 2003 2203 2204 2004 // bottom wall
102 2203 2202 2201 2204 // rear wall
103 2002 2001 2201 2202 // top wall
104 2004 2204 2201 2001 // side wall
201 2003 2004 2001 2002 // baffle




Subdomain_Properties "Interior"
Subdomain=3
ElType=Interior
Color=Green 0.5


Elements "Enclosure-Interior"
RefNodes="N1"
SubDomain=3

101 4004 4204 4203 4003 // bottom wall
102 4204 4201 4202 4203 // rear wall
103 4202 4201 4001 4002 // top wall
104 4001 4201 4204 4004 // side wall
201 4002 4001 4004 4003 // baffle
Zudem führen wir eine neue Sub-Domäne ein, das Innenvolumen (=Subdomain_Properties "Interior"; Subdomain=3; ElType=Interior)

Damit sich die Farbe der Innenflächen von den Außenflächen unterscheidet, färben wir grün: Color=Green 0.5.

Nach Änderung beider Skripte und Speichern sieht das Gehäuse nun so aus:


Um das Netz zu erzeugen, muss wieder gelöst werden (Solving klicken):


Jetzt ist das Gehäuse innen und außen beschrieben.
Sieht aber irgendwie komisch aus - der Lautsprecher fehlt.... Bis dahin,

Gruß, Christoph

Geändert von Gaga (26.06.2015 um 00:26 Uhr). Grund: kleiner Fehler...
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Alt 26.06.2015, 23:12   #14
3eepoint
wtf?! -BOOOOOOOOM
 
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Ort: Syke
Beiträge: 1.067
Standard Grundliegendes zum CAD

Soooooooo..... es ist Freitag Nacht und hier kommt nun wie versprochen das Tutorial zum Thema CAD, dass hoffentlich alle Klarheiten beseitigt, und nicht alle Rekorde für Rechtschreibfehler bricht......


Die ersten paar Sachen die hier stehen sind Hintergrundinfo für die, die es interessiert, auf die eigentliche Durchführung geh ich im nächsten Post ein.

Erstmal, was ist CAD ?

CAD steht für Computer alligned design, sprich Computer unterstütztes Design. Was eigentlich nichts weiter heißt, als zeichnen am PC/MAC/was-auch-immer-als-Betriebssystem-durchgeht.

Der Vorteil ist die , wenn man es richtig macht, leichte änderbarkeit der Baugruppen, dazu später mehr.

Was ist der Unterschied zwischen einem CAD Programm wie Inventor oder Catia zu z.B "nicht-CAD`s" wie Blender oder Maya?

Blender und Maya sind für die Spiele und Filmindustrie entwickelt worden, es geht um das einfache,schnelle erstellen von möglichst realistischen und echt aussehenden Animationen von Körpern für z.B den neusten Ballerspiele und das anschließende "rendern", also aus den Bewegungsanweisungen für die erstellten Figuren dann wirklich Bildfolgen mit Kamerafart ect. machen.
Als Beispiel haben so die Dreharbeiten zu Toy Story, einem Animationsfilm, eigentlich nur 1 Jahr gedauert, die restlichen 3 sind beim rendern draufgegangen.........

Der Nachteil an diesen Geschichten ist, ist das diese Programme eher "künstlerisch" ausgelegt sind.
So hat z.B Blender zwar die Möglichkeit, die Maße eines erstellten Objekts zu ermittel/zu messen, aber über 5 Ecken, und dann auch nicht wirklich gut (nach dem englischen Sprichwort "been there, done that", arbeiten mit Blender oder Maya ist was für Masochisten, glaubt es mir ich habs versucht....).
Zurück zum Thema. Was machen CAD`s anders ? Erstmal ist die GUI (also die Menüführung z.B) wesentlich aufgeräumter, hier ein Vergleich zwischen Blender:



(etwas zur Beruhigung, ich hab Blender, da ich für Spiele damit ein wenig was mache, das ist also mein eigener Startbildschirm und muss nicht immer so aussehen, es ist aber schon nahe am Original)

Und Inventor



Ich denke es ist recht einsichtlich.......

Zudem arbeiten CAD`s auf Basis von Zeichnungen, wie das funktioniert kommt im 2. Post.

Wei funktioniert ein CAD Programm ?

Es ist eigentlich ganz einfach, die Programe arbeiten mit sogenannten Vektoren. Vektoren sind Punkte im Raum mit x,y und z Koordinaten, also praktisch die Nodes die Gaga schon in das Script getackert hat.
Das CAD ist jetzt noch so nett aus z.B 3 Punkten eine Kurve zu machen, was sonst sehr viele Punkte, die man untereinander verbindet, bräuchte, was eine Heiden Arbeit wäre.

Auf die weiteren Werkzeuge wird ebenfals in Teil 2 eingegangen.

Welches CAD werden wir benutzen ?

Ihr könnt jedes CAD Programm verwenden welches auf parametrischen Modellen basiert. Ein parametrisches Modell ist ein Modell wo z.B die Kantenlänge eines Würfels voneinander abhängig sind. also die breite soll doppelt so groß sein wie die Höhe und die Tiefe dir Hälfte von der Breite. So kann man sein Modell z.B auf den "goldenen Schnitt" einstellen, indem man einfach die entsprechenden Multiplikatoren davorsetzt. Dazu wieder mehr in Teil 2.

Empfehlen kann ich FreeCAD, welches kostenlos aus dem Internet geladen werden kann, und alle Funktionen aufwiest wie das Programm mit dem ich sie demonstrieren werde.
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Weiterführend würde ich gerne noch ein paar Worte zur FEM bzw. BEM Analyse loswerden, daes immer wieder vorkommt, dass Leute von der Methode nichts halten, da sie "nicht wissen was da eigentlich passiert".

Was nun folgt ist eine vereinfachte Darstellung, da die Mathematik dahinter heftig ist. Ich bitte also die, die öfters mit sowas arbeiten, mich nicht zu steinigen

Für die Grundidee der FEM Analyse schauen wir uns mal diesen Graphen an:

(1)

(Einige werden die Bregriffe pro und degressiv in Bezug auf Lautsprecher sicher auch schonmal gehört haben ^^)

Der zeigt uns, wie viel sich eine Feder unter einer bestimmten Kraft stauchen bzw. strecken lässt. Die Auslenkung ist also eine Funktion der Kraft, und in diesem Beispiel einer Idealen Feder linear, sprich wir werden , wenn wir von z.B 1N auf 1000N gehen eine Auslenkung sehen die um den Faktor der Gewichtsveränderung, hier x1000, größer ist.

Diese Kurve gibt es auch für nahezu jedes genormtes Material bzw. lässt sich für Gase z.B berechnen. Diese Kurve muss nicht immer linear sein.

Nun wird das Model mit Tetraedern nachgebildet, dass ist das sogenannte "meshing", was Gaga oben schon demonstriert hat. Das praktische an Tetraedern ist, dass sie nur aus Dreiecken bestehen, deren Kräfteverteilung gut berechenbar ist.

Die FEM kombiniert diese Eigenschaften nun.

Es wird geschaut, aus welcher Richtung eine Kraft/Kräfte einwirkt. Dadraus wird das Kräfteverhältnis im Tetraeder bestimmt und über die Funktion die hinter dem oben gezeigten Graphen für das jeweilige Material streckt die Verformug ermittelt.

Das muss für jeden Tetraeder neu gemacht werden. Da so eine Materialfunktion schon komplex werden kann, und wir es hier auch noch mit Schwingungen und keinen statischen Belastungen zu tun haben, sind diese Rechnungen sehr aufwendig und, was noch viel schlimmer ist, es sind unglaublich viele.

Nach Angaben von einem Prof an meiner Uni kann so eine Datei für Radaranlagen schonmal 200Gb groß sein, und dabei reden wir nicht von einem 3D modell, sondern nur von einer "Textdatei" in der die Ergebnisse drin stehen.

Wer jemals versucht hat mit dem Texteditor von Windows auch nur 10kB voll zu bekommen weis dass das verdamt viel ist.

Aber keine Panik ! Wir berechnen hier keine Radaranlagen und wie Gaga schon schrieb müsse wir nicht soooo fein mashen, als Faustregel gilt eigentlich das die Maße der Tetraeder, die man mit der size angibt, in etwa halbe Wellenlänge von der obersten zu berechnenden Frequenz haben sollte, das reicht für unsere Zwecke uns spaart Rechenzeit.

Wenn ihr allerdings Langeweile habt, oder nen Großrechner, könnt ihr die Meshsize auch auf die größe der jeweiligen Atome des zu simulierenden Materials einstellen, dann ist die Simulation wahrscheinlich zu 100% genau.

Das funktioniert mit nahezu jeder beliebigen Physikalischen Gegebenheit, da auch für z.B den Wärmetransport im Material solche Kurven/Rechnungen vorhanden sind. Einige Programme gehen sogar noch einen Schritt weiter und kombinieren die Physikalischen Gegebenheiten. Solche sogenannten Multiphysics können dann z.B neben dem Schallfeld auch gleichzeitig noch die Schwingspulenerwärmung ect. mitberechnen und die Werte miteinander verbinden, Stichwort Leistungskompression ect.
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So, das war Teil 1. Weiter mit Post 2. der kommt, wenn Gaga euch erstmal gezeigt hat wie das ohne geht Wenn ihr Fragen habt nur her damit.
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Quellen:
(1) http://ft.carstenkloehn.de/Joomla/in...atid=86&id=174
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Geändert von 3eepoint (26.06.2015 um 23:46 Uhr).
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Alt 27.06.2015, 08:19   #15
FoLLgoTT
Und so beginnt es...
 
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Standard

Kleine Ergänzung zu 3eepoint: in ABEC besteht das Mesh aus Drei- bzw. Vierecken, nicht aus Tetraedern. Ist ja auch logisch, da eine Fläche quantisiert wird.*
Man kann sich das so vorstellen: jede Fläche des Körpers/Lautsprechers wird in viele kleine Teilflächen aufgeteilt und für jede dieser Teilflächen wird die Wellengleichung gelöst. Weiterhin muss das für jede gewünschte Frequenz gemacht werden. Dadurch ist die Rechenzeit so enorm. Je feiner das Mesh, desto realistischer das Ergebnis, wobei sich irgendwann eine Sättigung einstellt und eine höhere Meshdichte keine Vorteile mehr bringt.

Für dieses Verfahren ist es egal, wie der Körper aussieht. Herkömmliche Lautsprechersimulatoren machen immer irgendwelche Annahmen und Vereinfachungen und wenden entsprechende Formeln an. Deswegen können sie meist nur rechteckige Gehäuse usw. Das fällt bei ABEC alles weg. Die Form des Modells ist praktisch beliebig.


Ansonsten finde ich es sehr gut, was hier bereits geschrieben wurde. Ein Lob auch von mir!


*ABEC unterstützt noch einen (für uns eher irrelevanten) 2D-Modus. Dann besteht das Gitter sogar nur aus Strichen.
__________________
Gruß
Nils

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Alt 28.06.2015, 12:53   #16
Gaga
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Beiträge: 1.261
Standard 9. ABEC - BEM Skript: Baffle

Moin,

Zitat:
So, das war Teil 1. Weiter mit Post 2. der kommt, wenn Gaga euch erstmal gezeigt hat wie das ohne geht Wenn ihr Fragen habt nur her damit.
Na, dann will ich mal den Skript-basierten Einbau eines Treibers - hier der CP-104 - beschreiben, damit es mit dem CAD-Teil weiter gehen kann. Bin total gespannt darauf! Fragen kommen dann auch ganz sicher...

Wie kriegt man nun einen Treiber in das Gehäuse?

ABEC benutzt dazu die Funktion 'Baffle'. Eine als 'Baffle' definierte Gehäusefläche erlaubt die Postionierung von Treibern, BR-Öffungen etc.

ABEC erlaubt verschiedene Wege eine 'Baffle' zu beschrieben, daher verweise ich in diesem Zusammenhang nochmals auf die wirklich unglaublich ausführliche und mit internen links sehr gut strukturierte Hilfe von ABEC.


Der Hilfe-File ist bei mir eigentlich die ganze Zeit offen, um einzelne Begriffe nachschlagen zu können.

Ich beschreibe hier also nur eine von verschiedenen Möglichkeiten, eine 'Baffle' zu definieren und Elemente (Chassis, BR-Öffnung etc.) darauf zu plazieren. Vielleicht hat jemand Lust, eine andere, einfachere Möglichkeit zu beschreiben...?

Los geht's:
Die Dimensionen und die Einbaulage der 'Baffle' können analog zu den anderen Gehäusewänden durch 'Nodes' beschrieben werden. Diese stehen ja bereits im 'Nodes'-Skript, da wir die Gehäusevorderseite (innen und außen) ja schon beschrieben haben (siehe Beiträge #8 und 13).

Um die Baffle zu beschreiben, werden die entsprechenden 'Nodes' oder Ecken der Gehäusefront nicht mehr als 'Element' beschrieben, sondern in einem getrennten Textblock im Solving-file:
Zitat:
Baffle 'Exterior'
Subdomain=1
EdgeLength=25mm, 25mm
Vertices=2003,2004,2001,2002 "N1"
Die Außenseite der Front wird als Baffle 'Exterior' definiert. Da sie nach außen schaut, wird sie der Subdomain=1 zugeordnet. EdgeLenght definiert, wie fein die Baffle 'aufgelöst wird (wieder als Recht- oder Dreicksnetz nach solving zu erkennen).
Achtung: Die Baffle Ecken werden als 'Vertices und nicht 'Elements' gelistet. Natürlich braucht es wieder eine Referenz auf die entsprechende Nodes-Liste 'N1'.

Das war's zunächst auch schon. Ein Klick auf 'Drawing' zeigt das Gehäuse, ein Häkchen an 'Normals' zeigt, daß die Frontseite tatsächlich nach 'außen' zeigt.


Dies hatten wir ja durch die Reihenfolge der Nodes anhand der 'Rechte-Hand-Regel' so festgelegt.

Also brauchen wir analog zum Innengehäuse noch die Innenseite der Baffle.

Dazu können wir wie oben einfach die schon bestehenden Nodes aus dem Node-Skript benutzen. Jetzt kommt aber eine Besonderheit der 'Baffle-Funktion in's Spiel: Wen wir anschliessend Elemente (Chassis, BR-Öffnung) auf der Baffle plazieren wollen, muss ein Bezugspunkt definiert werden. ABEC beutzt für diesen Bezugspunkt - falls die Baffle wie hier mittels Vertices definiert wird (2. Möglichkeit 'Position', siehe Helpfile) - den ersten in der Vertices-Liste genannten Punkt.

Warum mache ich's jetzt hier so kompliziert und erwähne dies extra?

Falls wir, wie für das Innengehäuse gemacht, die Nodes oder Vertices einfach in umgekehrter Reihenfolge listen, verändert sich der Bezugspunkt für die Außen- und Innenseite der Baffle. Ich habe nun einfach die 'Vertices' der Außen- und Innenseite in der selben ANordnung und Reihenfolge belassen und die 'Normals' für die Baffle Innenseite mit dem Skript-Befehl 'SwapNormals=true' umgekehrt.

Wie sieht das im Skript konkret aus?

Zitat:
Baffle "Interior"
Subdomain=3
EdgeLength=25mm, 25mm
SwapNormals=true
Vertices=4003,4004,4001,4002 "N1"
Also genau analog zur Baffle-Außenseite, nur daß die Subdomain=3 (Innengehäuse) ist und der Befehl SwapNormals dazu gekomen ist.

Ohne SwapNormals-Befehl:




Mit SwapNormals-Befehl nach Solving:


Komischerweise sehe ich die Änderung der Normals-Richtung erst nachdem ich 'gelöst' habe - aber es funktioniert....

Jetzt haben wir also ein komplettes Außen-, Innengehäuse mit Baffle.


Darauf muß jetzt ein Treiber plaziert werden. Im nächsten Beitrag...

Bis dahin, Gruß,
Christoph
Gaga ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 28.06.2015, 13:53   #17
nailhead
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Standard

Hallo Christoph,


sehr gute Arbeit bisher! Weiter so

Zitat:
Zitat von Gaga Beitrag anzeigen
Komischerweise sehe ich die Änderung der Normals-Richtung erst nachdem ich 'gelöst' habe - aber es funktioniert....
Du musst das Skript dazu nicht komplett lösen, ein Klick auf 'Create mesh' (neben dem Solving Button) zeigt die Elemente und Normalen auch an.

Noch ein Trick bezüglich Orientierung der Flächen: Wenn man diese im Drwaing Fenster sehen kann, schaut man auf die Oberseite der Fläche. Ist sie durchsichtig, entsprechend auf die Rückseite. So kann man sich die Ansicht der Normalen eigentlich sparen

Grüße
Andreas
nailhead ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 28.06.2015, 22:32   #18
Gaga
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Registriert seit: 27.02.2011
Beiträge: 1.261
Standard 10. ABEC - BEM Skript: Baffle - Diaphragm / Lautsprechermembran

Moin zusammen,

Zitat:
sehr gute Arbeit bisher! Weiter so
Na denn mach' ich doch gleich weiter...

Zitat:
Du musst das Skript dazu nicht komplett lösen, ein Klick auf 'Create mesh' (neben dem Solving Button) zeigt die Elemente und Normalen auch an.
Vielen Dank für den Tipp, Andreas! Das ist in der Tat viel einfacher und angenehmer so...

Nachdem wir nun ein Gehäuse mit 'Baffle' gebaut haben - wie bekomt man nun den Lautsprecher, bzw. zunächst die Membran simuliert und an den richtigen Platz in der Front (Baffle)?

ABEC macht das mit der Funktion 'Diaphragm'. Die Membran eines Lautsprechers kann mit ABEC sehr detailliert beschrieben werden:


Ich gehe nicht auf alle Parameter sein, sondern beschreibe, wie die Membran bzw. das Chassis des CP-104 beschrieben und in die Frontplatte eingesetzt werden kann.

Die Diaphragm-Definition steht im Solving-Skript. Zunächst der Text für die Membran-Vorderseite:
Zitat:
Diaphragm "Cone Front"
Side=Front // Membran Vorderseite
DrvGroup=1001 // Driving group - Link zum Antrieb
SubDomain=1 // Definition Sub-Domäne 1 = Außen
EdgeLength=10mm // Kontrolliert Feinheit des meshings


Simple=true // Einfaches Modell! Zeigt ein vereinfachtes Modell, nicht alle Parameter werden berücksichtigt.
dD=87mm // Diameter of cone
tD1=15mm // Inner depth of cone to base of dust cap
dD1=-1mm // Diameter of dust cap
hD1=1mm // Height of dust cap
Ws=2mm // Width of outer suspension
hD2=15mm // Height of total cone on the outside
dVC=20mm // Diameter of voice coil
hVC=5mm // Height of voice coil
dM=65mm // Diameter of magnet
hM=35mm // Height of magnet
Die Erklärungen zu den Parametern habe ich in den Text geschrieben. Definiert werden die Seite der Membran, der Link um Membranantrieb (wird im LEM, 'Lumped Element' Skript beschrieben), die Zugehörigkeit zur Sub-Domäne (hier außen), Feinheit des meshings, Membrandurchmesser, Membrantiefe, Durchmesser Staubschutzkalotte etc.. Die Parameter sind eigentlich selbsterklärend oder lassen sich in der Hilfe nachschauen. Wer schon mit AkAbak gearbeitet hat ist hier im Vorteil, da hier jeweils ähnliche oder identische Bezeichnungen verwendet werden.

Jetzt muß ABEC noch wissen, wo die Membran bzw. das Chassis auf der Frontplatte eingesetzt werden soll. Auch hier gibt es wieder unterschiedliche Möglichkeiten. Eine ist, dies bei der Definition der 'Baffle' mit 'Ref="Cone Front" x= mm y= mm' anzugeben:
Zitat:
Baffle 'Exterior'
Subdomain=1
EdgeLength=25mm, 25mm
Vertices=2003,2004,2001,2002 "N1"
101 Ref="Cone Front" x=0mm y=92mm


Baffle "Interior"
Subdomain=3
EdgeLength=25mm, 25mm
SwapNormals=true
Vertices=4003,4004,4001,4002 "N1"
101 Ref="Cone Rear" x=0mm y=80mm
Die Angaben x und y beziehen sich dabei auf die erste Ecke (Node), die bei der Beschreibung der Baffle genannt wird. Für die Baffle Front hier also 'Node 2003'. Ein Blick in's Node-Skript verrät, daß Node 2003 mit x=0, y=0 und z=0 definiert wurde. Das Zentrum der membran befindet sich also genau auf der x-Achse (=Front Vorderseite) und in 92mm Höhe.

Klingt jetzt vielleicht etwas umständlich, ist es aber eigentlich nicht, wenn man sich das Prinzip einmal klar gemacht hat. Ich hänge die Skripte in ihrer aktuellen Form diesem Beitrag an, so daß alles bei Interesse praktisch nachvollzogen, oder einfach im Zusammenhang angeschaut werden kann...

Wie sieht das nun aus? Ein Klick auf 'Drawing' und create mesh zeigt...


...endlich ein Lautsprechergehäuse mit Lautsprechermembran!

Das einfache Modell (Simple=true) mit Membran Vorder- und Rückseite im Schnitt:


...und das detaillierte Modell (Simple=true ausgeschaltet oder gelöscht) mit Magnet etc.:


Jetzt fehlen eigentlich nur noch das LEM-Skript (in dem der Treiber von der elektromechanischen Seite her beschrieben wird incl Thiele-Small Parameter) und ein Observation Skript, das ABEC sagt, wie und was, aus welcher Position etc. genau simuliert werden soll.

Bevor es mit dem LEM-Skript weiter geht, wäre jetzt ein idealer Zeitpunkt für 3ee, die Erstellung des Gehäuses alternativ zum Skript-Verfahren mit CAD zu zeigen.

Bin total gespannt und habe mir schon mal FreeCAD runtergeladen...

Bis dahin, Gruß,
Christoph
Angehängte Dateien
Dateityp: txt Solving CP 104 Enclosure start 7.txt (2,8 KB, 9x aufgerufen)
Dateityp: txt Nodes CP104 Enclosure 7.txt (796 Bytes, 8x aufgerufen)
Gaga ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 28.06.2015, 23:06   #19
3eepoint
wtf?! -BOOOOOOOOM
 
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Hi Gaga,

in der tat wäre jetzt der richtige Zeitpunkt, ich muss nur leider auf frühstens Mittwoch vertrösten, da ich für die Uni noch einen Bericht fertig machen muss, und das nicht so nebenbei gemacht ist.
Ich hab einen großteil allerdings schon vorgeschrieben, ich bin also zuversichtlich, dass ich das spätestens Donnerstag (Donnerstag 23:59 ist Abgabe, geplant ist aber das wir Mittwoch schon fertig sind) dann am Stück raushauen kann.

Jetzt wo ich die Scripterstellung gesehen habe kann ich auch schön den Kontrast zeigen, welcher schritt welchem in der jeweiligen Methode entspricht.

Dafür kommt dann aber auch eine schöne bebilderte Anleitung ^^
__________________
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3eepoint ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 28.06.2015, 23:13   #20
Gaga
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Beiträge: 1.261
Standard

Hi 3ee,

eilt ja in keiner Weise hier. Ich freue mich so oder so auf Deine Beiträge zur Erstellung von Gehäusen mit CAD und werde versuchen, dem zu folgen...

Bis dahin,
Christoph
Gaga ist offline   Mit Zitat antworten
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Stichworte
abec , bem , lem , simulationsprogramm , vacs

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