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Neue Versionen von Patran und MSC Fatigue

MSC Software gab die Markteinführung der Versionen 2012 von Patran und MSC Fatigue bekannt. Verbessert wurden vor allem Funktionen für Modellierung sowie nichtlineare Simulationen und die Berechnung von Versagenskriterien. Zudem wurden die Funktionen für die Lebensdauerprognose von Produkten optimiert. Die neuen Versionen werden ab Anfang Februar zum Download bereitgestellt.

Zugunsten der Menünavigation haben die Software-Entwickler die Struktur des Modellbrowsers von Patran 2012 überarbeitet. So sollen Anwender besser auf die verschiedenen Komponenten ihrer Modelle zugreifen und diese ändern können. Die Struktur ist laut MSC intuitiv und bedienerfreundlich und kann an den individuellen Arbeitsablauf des Anwenders angepasst werden.

Datenbankentitäten sollen sich über die Modellstruktur mühelos visualisieren, aufrufen und bearbeiten lassen. Das verkürze den Lernprozess, erhöhe die Produktivität und trage dazu bei, dass sich Patran noch intuitiver nutzen lasse. Die Modellbrowserstruktur ist für Windows und Linux verfügbar.

Zu den neuen Funktionen im Bereich der nichtlinearen Berechnungen und der Untersuchung von Versagenskriterien gehören die Erzeugung von Kohäsivmodellen, die virtuelle Rissausbreitung zur Fehleranalyse sowie eine umfassendere Unterstützung von Kontakten, beispielsweise die Erkennung von Kantenkontakten, verbesserte Kontakttabellen und neue nichtlineare Elemente. Kohäsionsmodelle dienen der Simulation von Delaminierungen oder Rissausbreitungen und damit der Fehleranalyse im Zusammenhang mit Verbundstoffen.

Mit der „Virtual Crack Closure Technique“ lassen sich nach Angaben der Entwickler Rissausbreitungen anhand der durch den Riss freigesetzten Energie simulieren. Der bisher in Marc und MSC Nastran verwendete Segment-to-Segment-Kontakt wurde nun auch in Patran implementiert. Indem der Dienstleister die typischen Einschränkungen von traditionellen Knoten-Segment-Kontakten wegfallen ließ, wurde die Genauigkeit erhöht. Diese Methode ist sowohl für Elemente mit hoher als auch niedriger Wertigkeit gedacht und soll gleichmäßigere Kontaktspannungen bieten.

In der Version 2012 wurde der Kantenkontakt zwischen Balken, Schalen und Solids erweitert. Einige der neuen in MSC Nastran und Marc implementierten Formulierungen für 1D-, 2D- und 3D-Elemente werden ab sofort auch von Patran unterstützt. Damit erhalten Ingenieure bessere Werkzeuge und Optionen für die präzise Analyse von nichtlinearen Modellen.

Verbesserte Prognose von Lebensdauer und Produktversagen

Mit der Einführung des neuen Solvers von MSC Fatigue 2012 will MSC Software die Berechnung von Haltbarkeit und Betriebsfestigkeit vereinfachen. Das Programm berechnet die Lebensdauer von Produkten auf Basis von Spannungs- oder Dehnungsergebnissen von FE-Modellen, Wechsellasten und Materialeigenschaften.

Neben der herkömmlichen spannungsbasierten Analyse (S-N oder Gesamtlebensdauer) ist auch eine dehnungsbasierte Analyse (E-N, lokale Dehnung oder Rissinitiierung) möglich. Damit sollen nun selbst Anwender mit geringen Kenntnissen auf dem Gebiet der Lebensdaueranalyse Berechnungen in der ihnen vertrauten FE-Modellierungsumgebung durchführen können.

Mithilfe der neuen Funktion "MSC Fatigue Shaker" lässt sich die Lebensdauer von Komponenten berechnen, die einer aus einer einzelnen Quelle stammenden willkürlichen Schwingung ausgesetzt sind. MSC Fatigue 2012 beinhaltet zudem ein neues Modul für Nahtschweißverbindungen, das auf struktureller Spannung aufbaut und nach Angaben des Simulationsspezialisten die gängigen Klassifizierungsstandards (z. B. BS 5400 und BS 7608) zur Entwicklung von Schweißverbindungen mit langer Haltbarkeit erfüllt. Zusätzlich lassen sich mit "MSC Fatigue 2012 Spot Weld" Punktschweißverbindungen überprüfen.

Materialdesign mit DIGIMAT

Mit der Software DIGIMAT kann der Anwender den Einfluss der Mikrostruktur von Werkstoffen auf die Stabilität seines Endproduktes untersuchen. DIGIMAT ist als eigenständiges virtuelles Materiallabor einsetzbar, als Materialschnittstelle in strukturmechanischen Rechnungen mit ANSYS und LS-DYNA oder als vollständiges Interface zwischen Spritzgusssimulation und Strukturmechanik inklusive einer Lösung für das Mapping zwischen verschiedenartigen Netzen.

Zusätzlich bietet DIGIMAT eine komfortable und einfach anwendbare Lösung für das Erstellen, die Verwaltung und das zur Verfügung stellen von mikrostrukturellen Materialmodellen.

Composites Engineering Solutions

Das Design von Composites-Strukturen unterscheidet sich stark von den Konstruktionsweisen metallischer Bauteile. Es ist der Entwickler, der die mechanischen Eigenschaften von partikel- und faserverstärkten Verbundstoffen und Sandwichstrukturen bestimmt. Die Möglichkeiten zur Festlegung dieser Eigenschaften mittels Materialauswahl, Lagenorientierung und Lagenaufbau zeichnen diesen Werkstoff aus. Ein wichtiges Werkzeug ist dabei die rechnerische Simulation.

Bei faserverstärkten Spritzgussbauteilen sowie partikelverstärkten Werkstoffen erlauben ANSYS und DIGIMAT die Berücksichtigung und Auslegung der Mikrostruktur.

Die Vorauslegung von geschichteten, faserverstärkten Composite oder Sandwichbauteile mittels der klassischen Laminattheorie wird über ESAComp möglich. In Erweiterung bietet ANSYS in Kombination mit ANSYS Composite PrepPost völlig neue Technologien für ein effizientes prozessorientiertes Pre- und Postprocessing sowie eine fortschrittliche Versagensanalyse von geschichteten Bauteilen.

FEM-Programm LS-DYNA

Mit dem expliziten FEM-Programm LS-DYNA der Livermore Software Technology Corp. (LSTC) können Phänomene der Kurzzeitdynamik analysiert werden, also das hochgradig nichtlineare und dynamische physikalische Verhalten von Strukturen.

Metallumformung Die Simulation von Metallumformvorgängen ist eine weitere Domäne von LS-DYNA, wobei dies über den reinen Umformprozess hinausgeht und z.B. auch Falten- oder Rissbildung, Optimierungsansätze hinsichtlich der Oberflächeneigenschaften oder Rückverformung umfasst. Untersuchungen zur Metallverarbeitung wie Tiefziehen, Innenhochdruckumformen, Massivumformung, Schneiden, Walzen, Schmieden.

Um dem Bedarf einer hohen Produktqualität in kürzeren Entwicklungszeiten gerecht zu werden, wurde im Bereich der Metallumformung schon vor längerer Zeit die numerische Simulation mit Erfolg eingeführt. Ziel ist dabei eine Werkzeugauslegung, die ein Produkt nach dem Motto „right first time“ herstellt. Anfänglich wurde die numerische Simulation noch zur Auffindung von Produktionsproblemen eingesetzt, während sie heutzutage zum Design und virtuellen Test von Werkzeugen Einsatz findet. LS-DYNA wird im Bereich der Metallumformung bereits seit Ende 1980 eingesetzt. (Gießprozess vorrausschauend beurteilen)