Simulation

Simulation ist mehr als Software

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In Workshops praktische Erfahrung sammeln

Diese Anwendungsszenarien, drei Beispiele von mehr als 2.000 Cadfem-Kunden, zeigen einen breiten Querschnitt von unternehmensspezifischen an die jeweils optimale Simulationslösung (weitere Infos siehe Tipp). Einige typische Fragestellungen aus diesem Umfeld werden von Cadfem auch auf der Hannover Messe näher beleuchtet. Anhand von sogenannten Mini-Workshops können Messebesucher selbst erste praktische Erfahrungen mit der numerischen Simulation sammeln. An den Übungsplätzen werden vier Anwendungsfelder berücksichtigt:

  • Bei FEM-Berechnungen für den 3D-Festigkeitsnachweis nach der FKM-Richtlinie werden zunächst die Verformungen und Spannungen eines komplexen Bauteils berechnet. Die wesentlichen Grundlagen dafür bilden unter anderem die Vernetzung sowie die Definition von Lasten und Lagern. Basierend auf den Berechnungsergebnissen erfolgt dann die Auswertung der Verformung sowie die Analyse der auftretenden Zug-, Druck- und Vergleichsspannungen. Anschließend wird mit der 3D-Struktur der Festigkeitsnachweis nach der FKM-Richtlinie durchgeführt. Dabei kann unter anderem erkannt werden, weshalb ein punktueller Nachweis keine sichere Bewertung zulässt.
  • Für eine innovative Formgebung durch Topologieoptimierung bietet sich folgendes Vorgehen an: Um die ideale Form eines neu zu konstruierenden Bauteils zu ermitteln, müssen die Anforderungen zum Beispiel hinsichtlich der globalen Steifigkeit, lokaler Deformationen oder der Eigenfrequenzen berücksichtigt werden. Zusätzlich sind Restriktionen aufgrund der jeweiligen Fertigungsprozesse zu beachten, beispielsweise beim Gießen oder Tiefziehen. Die Topologie-optimierung entfernt im vordefinierten Bauraum stellenweise nicht notwendiges Material so, dass die oben genannten Vorgaben trotzdem optimal erfüllbar sind. Der entsprechend generierte Design-Vorschlag wird als 3D-Struktur im STL-Dateiformat bereitgestellt.
  • Zur Ermittlung der Effizienz rotierender elektrischer Maschinen mit Hilfe der Simulation wird beispielhaft eine permanenterregte Synchronmaschine untersucht und der Drehmomentverlauf ermittelt, ebenso ohmsche Verluste und Eisenverluste. Die Darstellung der räumlich verteilten Größen wie Fluss-, Strom- und Verlustleistungsdichte zeigen die vorhandenen Optimierungspotentiale. Aufgrund der Berechnungsergebnisse kann ein alternatives Design gewählt und die Auswirkung der Modifikationen auf Effizienz, maximales Moment und Momentwelligkeit untersucht werden.
  • Bezüglich der Vibration elektrischer Maschinen lässt sich mit der Simulation der Einfluss der Einbausituation elektrischer Antriebe auf die magnetisch erregte Vibration analysieren. Dabei erfolgt die Übertragung der Kräfte aus der Magnetfeldanalyse in die Strukturdynamik, um zu beobachten, wie das Schwingungsverhalten durch die Lagerungsbedingungen beeinflusst wird. Die Untersuchung des Einflusses weiterer Komponenten auf das Gesamtverhalten der Maschine gibt Hinweise auf eine sinnvolle Variation der Materialeigenschaften der jeweiligen Komponente.

Ergänzendes zum Thema
Workshops bieten Simulation zum Anfassen

Auf der Hannover Messe 2014 präsentiert Cadfem in Halle 7, Stand D40 die gesamte Anwendungsbreite der numerischen Simulation: von der Strukturmechanik über die Strömungsanalyse und elektromagnetische Berechnungen bis hin zu Multiphysik-Anwendungen und zur Systemsimulation.

Zusätzlich können interessierte Messebesucher unter dem Motto „Simulation zum Anfassen“ an drei Übungsplätzen unter Anleitung selbst erste praktische Erfahrungen bei der numerischen Simulation mit der Ansys-Software sammeln. An den Übungsplätzen werden vier Anwendungsfelder berücksichtigt: die FEM-Berechnungen und 3D-Festigkeitsnachweis nach der FKM-Richtlinie, innovative Formgebung durch Topologieoptimierung, Vibration elektrischer Maschinen und Effizienz rotierender elektrischer Maschinen. Anschließend stehen die Simulationsexperten Rede und Antwort, um individuelle Fragen zum Einstieg in die Simulation und der Einbindung in die unternehmensspezifischen Abläufe und Infrastruktur zu besprechen. Weitere Infos dazu: www.cadfem.de/hannovermesse

Die Mini-Workshops zeigen exemplarisch, wie Simulation in der Produktentwicklung eingesetzt werden kann und dabei kritisches Bauteilverhalten frühzeitig, noch vor dem Bau eines Prototypen, erkannt wird, das Verständnis für die Auswirkungen von Design-Maßnahmen zunimmt und die Qualität der untersuchten Produkte steigt. (mz)

Hannover Messe 2014: Halle 7, Stand D40

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