Kollisionsverhalten und Sicherheit
An vielen realen Situationen, die im Entwicklungsstadium Berücksichtigung finden, sind extreme Belastungen beteiligt, die über einen sehr kurzen Zeitabschnitt wirken. Für eine zuverlässige Analyse dieser Belastungsszenarien ist die Durchführung von Tests unverzichtbar. Der Einsatz physischer Tests kann unter Umständen jedoch so kostspielig werden, dass sie wirtschaftlich völlig untragbar sind, weil z. B. ein einziger Prototyp übermäßig hohe Kosten verursachen würde. Möglicherweise sind die Daten aus einem einzigen physischen Test sogar unzureichend. Somit kann das jeweilige Unternehmen keine genaueren Einzelheiten ermitteln, da für weitere Tests keine finanziellen Mittel mehr zur Verfügung stehen.
MSC ist Anbieter von Lösungen für die explizite Dynamik, mit denen sich das Verhalten von Produkten – angefangen von kleinen Komponenten bis hin zu sehr großen Baugruppen – simulieren lässt, das sie unter Einfluss von Ereignissen wie einem Fall, einem ballistischen Einschlag, einer starken Erschütterung oder einer Detonation zeigen. Die Erkenntnisse, die aus dieser Simulation gewonnen werden, können anschließend in die Optimierung der Konstruktionen einfließen.
Dank integrierter multiphysikalischer Funktionen wie der Fluid-Struktur-Kopplung lassen sich genaue und effiziente Lösungen für eine Vielzahl von realen Betriebsumgebungen finden.
MSC Software wird für viele Arten der expliziten Modellierung eingesetzt:
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Anwendungen in der Industrie: |
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Starke Solver-Kapazitäten
Wheel drop test Deep drawing |
Im Zuge transienter Kollisionen oder Aufpralle unterliegen Konstruktionen häufig besonders starken Dehnungen, denen sie unter Umständen nicht standhalten. . Aus diesem Grunde ist es für die Präzision der aus den Simulationen gewonnenen Ergebnisse von besonderer Bedeutung, Linearitätsabweichungen bei Werkstoffen unter Berücksichtigung des Ausfallverhaltens zu modellieren. Mit den Lösungen von MSC wird Ihnen eine Vielzahl von Werkstoffmodellen zur Verfügung gestellt, mit denen unterschiedliche Konstruktionswerkstoffe wie Metalle, Erdgranulate, Beton, Verbundwerkstoffe, Kunststoffe, Schaumstoffe, Fasern usw. modellieren werden können. Da für jede dieser Werkstoffkategorien andere Ausfallmechanismen gelten, stellen wir Ihnen verschiedene erprobte Modelle mit stabiler theoretischer Grundlage zur Verfügung. Mit der einzigartigen Technologie von MSC lassen sich Ausfälle von Verbundwerkstoffen durch den Einsatz mikromechanischer Schädigungsmodelle vorhersagen. Aufgrund dessen sind weitaus präzisere Ergebnisse möglich als mit herkömmlichen, makromechanischen Ausfallmodellen. |
Flexibilität bei der Konfiguration von Kontaktanalysen
Grinding mill Vehicle crash |
Eine der Komponenten bei nichtlinearen Problemen stellen häufig Wechselwirkungen zwischen mehreren Konstruktionen dar. Da in Quetsch- und Kollisionsszenarien die Verformungen von Konstruktionen in der Regel größeren Maßstabs sind, kommt es aufgrund von Faltenbildungen oder komponentenübergreifenden Ausfällen häufig auch zu Eigenkontakt. Unter Berücksichtigung von Ausfällen und Ablösungen des Werkstoffs von der Konstruktion werden diese Szenarien automatisch bearbeitet. Zudem stellt die einfache Kontaktkonfiguration für die Benutzer eine erhebliche Zeitersparnis in der Vorbereitungsphase für die Simulation dar. |
Fluid-Struktur-Kopplung
Airbag Smooth particle hydrodynamics |
Mit der Modellierung von Fluiden im Rahmen einer Strukturanalyse soll zum einen der Einfluss von Fluidendrücken auf die Struktur untersucht und zum anderen eine Verbesserung der Genauigkeit bei der Vorhersage des Strukturverhaltens erzielt werden. Im Allgemeinen werden Strukturen mit Hilfe des Lagrange-Schemas modelliert, bei dem der jeweilige Werkstoff mit einem Finite-Elemente-Raster verknüpft wird. Fluide hingegen werden nach dem Euler-Schema modelliert, da der Werkstoff nicht vom Raster abhängig ist, sondern durch dieses hindurchfließt. Aufgrund des unterschiedlichen Verhaltens von Strukturen und Fluiden sind demnach duale Schemen erforderlich. Wenn Fluide und Strukturen im Rahmen einer einzigen Analyse modelliert werden müssen, besteht die Schwierigkeit darin, diese unterschiedlichen Schemen in einem einzigen Arbeitsgang unterzubringen. Umgesetzt wird dies mit Hilfe eines Algorithmus, der eine automatische Kopplung bewirkt und bei dem zwei Raster zum Einsatz kommen: eines für Strukturen und ein anderes für Fluide. Zwischen diesen beiden Bereichen wird eine Kontaktfläche erzeugt, die als Grenze zum Werkstofffluss in einem Euler-Raster dient. So wird eine Übertragung der Spannungen auf das Lagrange-Strukturraster ermöglicht, wodurch es sich verformt. Ausgestattet mit Funktionen zur Modellierung von Flüssigkeiten und Gasen, von Explosionen sowie von Konstruktionswerkstoffen mit erheblichen Linearitätsabweichungen, können Benutzer komplexe Modelle wie Airbags, das Schwallverhalten in einem Treibstofftank, Aquaplaning, Unterwasserexplosionen, das Befüllen von Flaschen usw. simulieren. |
Leistung und Stabilität numerischer Methoden
Aircraft crashworthiness Sloshing analysis performance data |
Bei kurzen, transienten Ereignissen wie Quetschungen und Kollisionen müssen die Größe der Elemente und der Zeitschritt viel geringer ausfallen, damit die Modi höherer Wertigkeit erfolgreich erfasst werden und sehr große Modelle entstehen können. Explizite Lösungen eignen sich besonders für Modelle mit Hunderttausenden von Elementen mit erheblichen Linearitätsabweichungen. Dank der von MSC Software ermöglichten parallelen Verarbeitung können Sie Ihre Software-Investitionen selbst mit preiswerteren Hardware-Lösungen gewinnbringend einsetzen. Bei unserer Technologie kommt für die Kommunikation zwischen den verschiedenen Prozessoren, die sich auf Systemen mit gemeinsamem oder verteiltem Speicher befinden können, der MPI-Standard (Message Passing Interface) zum Einsatz. Für Sie bedeutet das, dass Sie Ihre virtuellen Tests mit frappierender Geschwindigkeit durchführen können. |
