Lebensdauer​​​​​​

Simulation von Steifigkeit, Spannung, Dehnung, Verformung, Festigkeit & Lebensdauer mittels Finite-Elemente-Analyse

Unser Portfolio deckt das gesamte Spektrum typischer Kundenbedürfnisse in Bezug auf die numerische Strukturanalyse ab. Ein sehr erfahrenes Team von Analysten bietet eine Vielzahl damit verbundener Services an.

Beginnend mit der Beratung bei der Definition von Analyseaufgaben (Modellumfang, Randbedingungen, Lasten, Methodik) gefolgt von der exakten und effizienten Berechnung und Berichtserstellung bis hin zur professionellen Interpretation der Ergebnisse sowie der Ableitung praktischer Designempfehlungen, stehen wir unseren Kunden mit Rat und Tat zur Verfügung.

Durch ständige Verbesserung unserer Methoden oder neue Analyseansätze entwickeln wir effiziente Simulationsprozesse, die einerseits bei konzerninternen Entwicklungen Anwendung finden, die wir aber auch unseren „externen“ Kunden anbieten.

Durch unser Know-How, die enge Zusammenarbeit mit der FEMFAT-Softwareentwicklung, die intensive Kooperation mit unseren Testeinrichtungen sowie Erfahrungsaustausch mit anderen Simulationsexperten (im Konzern und bei vielen namhaften Fahrzeugherstellern und Zulieferern bzw. Maschinenbaufirmen) können wir Simulationsaufgaben optimal an die Realität bzw. an die Kundenwünsche anpassen.

Die Mitarbeiter der Festigkeitssimulation mit einer durchschnittlichen Erfahrung von 16 Jahren sind in 3 Teams aufgeteilt. Die Aktivitäten konzentrieren sich auf Berechnungen im Bereich Antriebsstrang (ICE, E-Motoren, Umrichter, Getriebe), Rahmen und Fahrwerksbauteile sowie auf Karosserien, Kabinen und Fahrzeugaufbauten. Neben diesen Hauptschwerpunkten, mit einer umfangreichen Erfahrung aus einer Vielzahl an Projekten für Personenkraftwagen (PKW), Nutzfahrzeuge (LKW), Bau- und Agrarfahrzeugen sowie Sonderfahrzeuge, unterstützen wir unsere Kunden auch in den Bereichen Schienenfahrzeuge (Drehgestell oder Wagenkasten) oder klassischen Maschinenbau.

Abhängig von der Projektphase werden unterschiedliche Modell- und Analysetiefen angeboten. Damit werden die entsprechenden Anforderungen hinsichtlich Zeitschiene und verfügbarem Budget bedient. Das Spektrum reicht von der raschen Konzeptuntersuchung bis zur intensiven Untersuchung von Detaileffekten.

Für unsere unterschiedlichen Kunden bieten wir diese Berechnungen je nach Wunsch oder Stärken der einzelnen Softwarepakete mit den unterschiedlichsten Tools an. Als Pre- und Postprocessor kommen ANSA, HYPERWORKS und ANSYS zur Anwendung. Die Finite Elemente Berechnungen erfolgen mit ABAQUS (zumeist für nichtlineare Problemstellungen), NASTRAN (üblicherweise für lineare Berechnungen) oder auf Kundenwunsch mit ANSYS. Für faserverstärkte, anisotrope Kunststoffbauteile kann vorgeschalten noch eine Spritzgusssimulation mittels MOLDEX-3D in Kombination mit DIGIMAT von uns durchgeführt werden, um die Faserorientierung im FE-Modell inkludieren zu können.

Als typische Ergebnisse derartiger Finite Elemente Analysen erhält man neben den Steifigkeiten, Verformungen, Spannungen und Dehnungen zusätzliche Informationen, wie beispielsweise, detaillierte Information hinsichtlich des Kontaktverhaltens zweier Bauteile (z.B. Abheben) oder ob eine Relativbewegung zweier Strukturen zueinander zu erwarten ist.

Im Anschluss an die Finite Elemente Analyse (FEA) erfolgt üblicherweise eine Beurteilung der Strukturen hinsichtlich Betriebsfestigkeit. Diese Evaluierung erfolgt mit dem im ECS entwickelten Softwarepaket FEMFAT. Damit können neben beinahe allen gängigen Grundmaterialien auch die im Fahrzeugbau üblichen Verbindungstechniken (Punktschweißen, Schweißen, Stanznieten, Kleber, FDS, …) bewertet werden. Analysen können sowohl für den statischen Festigkeitsbereich als auch für den Zeit- bzw. Dauerfestigkeitsbereich (HCF) erfolgen. Ebenso können thermo-mechanische Ermüdungen (TMF) von Heißbauteilen berechnet werden. FEMFAT ist auch bei vielen unserer Kunden als Betriebsfestigkeitssoftware im Einsatz. Daher bieten wir, zusammen mit dem Festigkeitslabor des ECS oder mit geeigneten externen Partnern, Grundmaterialprüfungen und Festigkeitstests verschiedener Verbindungstechniken und die entsprechende Adaptierung der FEMFAT Datenbanken, als Dienstleistung für unsere Kunden an.

Neben der klassischen Bauteilverbesserung durch iterative Simulationen jeweils verbesserter Strukturen, steht unseren Kunden auch die Möglichkeit numerischer Optimierung zur Verfügung. Dabei wird bei der Topologieoptimierung, ausgehend von einem maximalen Bauraum, die Geometrie soweit reduziert, dass sich unter Vorgabe einer Zielmasse eine möglichst gleichmäßige Beanspruchung des Materials einstellt (Software TOSCA). Solche Optimierungen können spannungsbasiert (gleichmäßige Spannungen) oder schädigungsbasiert (möglichst gleichmäßige Schädigungsverteilung) erfolgen. Bei Parameteroptimierungen mit HYPERSTUDY oder ISIGHT werden zumeist lokale Konstruktionsfeatures adaptiert, um eine Verbesserung des Designs zu erzielen.