MAMBA
Strukturdynamik von gefügten Strukturen
Ein wesentlicher Schritt bei der Entwicklung von komplexen mechanischen und mechatronischen Systemen ist die simulationstechnische Bewertung des dynamischen Verhaltens. Beispielsweise kann die Betriebsfestigkeitsbewertung von gefügten Strukturen eine Berücksichtigung der lokal auftretenden Kontaktspannungen während der dynamischen Simulation erforderlich machen.
Aufgrund der nichtlinearen Kontaktbedingungen sind derartige Analysen mit klassischen Methoden jedoch sehr zeitaufwändig und oftmals nur für eine begrenzte Anzahl von Zeitschritten oder Lastinkrementen durchführbar.
Strukturdynamik von gefügten Strukturen
MAMBA ist eine maßgeschneiderte Softwarelösung für diese Art von Analysen. Dabei wird die Kontaktsimulation in zwei Schritten durchgeführt. Ausgehend von einem FEM-Modell werden in einem ersten Schritt die relevanten Kontaktbereiche identifizert und mit Hilfe moderner numerischer Methoden ein ordnungsreduziertes Modell erzeugt. In einem zweiten Schritt erfolgt darauf aufbauend die eigentliche Kontaktsimulation. Das folgende Bild veranschaulicht diesen Prozess anhand der Betriebsfestigkeitsanalyse eines Nutzfahrzeugrahmens.
Die MAMBA Ordnungsreduktion basiert auf einem modalen Ansatz mit erweiterter Reduktionsbasis. Diese ist in der Lage auch die lokalen Verformungen innerhalb der Fügestellen zu erfassen. Alle erforderlichen Schritte werden mittels einem kommerzielen FEM-Solver und dem MAMBA Preprocessing Modul durchgeführt. Dieses bietet die folgenden Vorteile.
- Automatisierte Definition der relevanten Kontaktbereiche
- Kontaktbezogene Erweiterung der Reduktionsbasis
- Vorspannung von Schraubverbindungen
Preprocessing
Bei der MAMBA Kontaktsimulation wird das reduzierte Modell der gefügten Struktur entweder als Teil eines Mehrkörpermodells oder als freigeschnittener Körper mit Schnittlasten betrachtet. Das nächste Bild veranschaulicht beide Varianten anhand der dynamischen Kontaktsimulation einer Karosseriestruktur.
Die erste Analysevariante wird darin als „Multibody Solution“ bezeichnet während die zweite Vorgangsweise als „Standalone Solution“ bezeichnet wird.
Die MAMBA Multibody Solution ist über Subroutinen, welche mit einem kommerziellen Mehrkörpersystem Solver interagieren, zugänglich. Diese Variante der Kontaktsimulation ist die bevorzugte Wahl, wenn die Kontaktspannungen innerhalb der gefügten Struktur auch das globale Verhalten des Mehrkörpersystems beeinflussen. Die Multibody Solution bietet folgende Vorteile.
- Nahtlose Integration in flexible Mehrkörpermodelle
- Kontaktberücksichtigung in flexiblen Körpern
Multibody Solution
Die MAMBA Standalone Solution beinhaltet einen internen Solver für die Kontaktsimulation eines einzelnen Körpers. Diese Variante ist die bevorzugte Wahl, falls die einzuprägenden Schnittlasten vorab verfügbar sind. Die Standalone Solution bietet folgende Vorteile.
- Assistent zum schnellen Aufbau des Simulationsmodells
- Interner Solver für eine effiziente Kontaktsimulation
- Parallele Simulation von Manövern
Standalone Solution
Das Softwarepaket MAMBA ermöglicht eine effiziente Kontaktanalyse gefügter Strukturen, beispielsweise zur Bewertung des Schwingungsverhaltens oder für eine verbesserte Vorhersage der Betriebsfestigkeit. Das nächste Bild zeigt die Ergebnisse der Betriebsfestigkeitsanalyse einer Batteriehalterung eines Pkw.
