Finite Elemente Analyse

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Beschreibung der Finite Elemente Analyse oder Finite Elemente Methode

Diese Art der numerischen Simulation zählt zu den ersten kommerziell eingesetzten Berechnungsmethoden und ist seit Jahrzehnten im Einsatz.

Es handelt sich um eine Software, welche partielle Differenzialgleichungen näherungsweise löst um somit physikalische Effekte mathematisch beschreiben zu können. Bei der SinusPro wird die FEA mit Schwerpunkt in den Bereichen Struktur-, Festigkeits- und Thermischen Berechnungen angewandt. Auch das Schwingungsverhalten von Baugruppen wie beispielsweise akustische Phänomene (NVH) können mit der FEA dargestellt und berechnet werden.

Weitere detailliertere Verfahren und Beispiele sind unter folgenden Links zu finden:

Strukturberechnungen

Festigkeitsberechnungen

Schweißnahtbeurteilung

Schweißverzugsberechnung

Virtuelle Thermografie

Drahtseil Simulation

Software

Um eine Finite Elemente Analyse (FEA) durchführen zu können müssen folgende drei Schritte durchlaufen werden:

1. Preprocessing

Zu Beginn muss ein mathematisches Modell erstellt werden. Dies geschieht im sogenannten Preprocessing. Hierfür verwendet SinusPro zwei unterschiedliche Software-Tools:

  • Für Volumengeometrien, wie z.B. gedrungene Gussbauteile: Abaqus/CAE
    Anwendungsgebiete: z.B. Motoren, Sondermaschinenbau und Antriebsstrangentwicklung
  • Für Schalengeometrien, wie z.B. Bleche oder Kunststoffteile: Medina von T-Systems
    Anwendungsgebiete: z.B. Automobilkarosserien, Wagenkästen

2. Solver

Im nächsten Schritt wird das mathematische Modell an einen Gleichungslöser (Solver) übergeben, der dann die Differentialgleichungen in Matrizenform löst. Damit werden Zustandsgrößen wie beispielsweise Temperatur, Verschiebungen aber auch mechanische oder elektrische Spannungen an jedem Finite Elemente Knoten berechnet. SinusPro verwendet hierfür folgende Software-Tools:

  • Abaqus/ Standard: Wird für statische lineare oder nicht-lineare Berechnungen, auch im Zeit- oder Frequenzbereich verwendet.
  • Abaqus/ Explicit: Wird für hochdynamische Berechnungen im Zeitbereich (z.B. Crash-Simulationen) verwendet.
  • NASTRAN: SinusPro verwendet NASTRAN hauptsächlich für lineare Schwingungs- und Akustikberechnungen.
  • CODE ASTER: Das ist das "Low-Budget" Werkzeug für sehr einfach FE Berechnungen.

3. Postprocessing

Nach den Berechnungen der Ergebnisse werden diese verarbeitet und dargestellt. SinusPro verwendet dafür folgende Software-Tools:

  • Abaqus/Viewer: Umfangreiches Postprocessing Tool zum Visualisieren der Konturplots, Animationen und zum Darstellen von Diagrammen.
  • Medina Post: Wird hauptsächlich vom Darstellen von Ergebnissen von Schalenmodellen verwendet.
  • Animator: Universeller Postprocessor zum Darstellen von sehr großen Baugruppen.
  • Zur Bewertung der Lebensdauer im Bereich Dauer- und Zeitfestigkeit wird das SinusPro eigene Tool Safety3D nachgeschaltet.




Ansprechperson

Dipl.-Ing. (FH) Christian Rieger, M.Sc.

Geschäftsführer und Mehrheitseigentümer