Structural Analysis
Strukturanalysen
Strukturanalysen gehören zu den wichtigsten und am häufigsten genutzten numerischen Rechenverfahren.
Fast 50 Jahre sind vergangen, seitdem MSC Nastran, das weltweit erste Programm zur Strukturanalyse, entwickelt wurde. In den Anfangsjahren kamen computergestützte Bauteilberechnungen hauptsächlich bei Projekten mit hohen Sicherheitsanforderungen zum Einsatz, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt oder im Anlagenbau bei der Konstruktion von Kernkraftwerken. Später wurden die Analysen vor allem zur Konstruktionsoptimierung herangezogen, insbesondere im Automobilbau. Heute beschränkt sich der Einsatz von FEA nicht mehr nur auf die klassische Konstruktion von Baugruppen oder das Validieren von Sicherheitsanforderungen. Strukturanalysen werden in nahezu allen Bereichen des Ingenieurwesens durchgeführt.
MSC Software bietet leistungsstarke Werkzeuge für FEA zur Lösung der vielfältigsten statischen und dynamischen Probleme in der Strukturmechanik. Das gilt nicht nur für einzelne Komponenten, sondern auch für große Baugruppen und komplexe Systeme. Mit den Lösungen von MSC können mögliche Schwachstellen bereits frühzeitig in der Konstruktionsphase erkannt und eliminiert werden. Das führt zu kürzeren Entwicklungszeiten und sinkenden Kosten, da die Anzahl der erforderlichen Prototypen gesenkt werden kann.
Zu den Stärken von MSC Software im Bereich Strukturberechnung gehören:
Advanced modeling for material damage and failure Detailed composite layups for impact simulation |
MSC Software bietet ein breites Spektrum an FEA-Softwarepaketen. Berechnungsingenieure und Konstrukteure können sämtliche Schritte vom CAD bis zum CAE mit der Software durchführen. Zu den wichtigsten Funktionen gehören:
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Stress in a hospital bed frame Tapered rolling simulation
Stress in a lower control arm |
MSC Software bietet industriell bewährte, leistungsstarke Verfahren und Methoden für die genaue und effiziente Modellierung und Simulation komplexer strukturmechanischer Systeme und großer Baugruppen. Dazu zählen:
Basierend auf jahrzehntelanger Erfahrung hat MSC leistungsstarke Solver mit effizienten Lösungsmethoden entwickelt und implementiert. Diese Solver nutzen die neuesten Hochleistungscomputer mit parallel genutztem oder auf verschiedene Rechner verteiltem Arbeitsspeicher (Shared/Distributed Memory), um Probleme komplexer strukturmechanischer Systeme zu lösen. |
900M DOF body-in-white model Vehicle system assembly for interior acoustics |
Mit Strukturanalysen werden Verschiebungen, Schnittkräfte, Dehnungen und Spannungen in Bauteilen untersucht. Aber Bauteile, die selbst im ungünstigsten Fall nicht versagen, erweisen sich unter Umständen in der realen Welt als unrentabel oder nur eingeschränkt nutzbar. Möglicherweise sind die Teile aufgrund von Sicherheits- und Festigkeitsanforderungen überkonstruiert, zu schwer für den Verwendungszweck oder zu teuer in der Herstellung. Daher spielt die Optimierung eine bedeutende Rolle in der computergestützten Produktentwicklung. Die Optimierung hat immer zum Ziel, das beste und erfolgversprechendste Design unter Berücksichtigung der jeweiligen Randbedingungen zu finden. Dieses Design vereint idealerweise mehrere Zielvorgaben wie minimales Gewicht, Spannung, Kosten, Durchbiegung, Eigenfrequenzen oder Temperatur. MSC Software bietet Optimierungswerkzeuge, um diese anspruchsvollen Zielvorgaben einzuhalten. Anwender können die Vorteile einer ganzen Reihe von Optimierungsfunktionen nutzen, einschließlich Form-, Größen- und Topologieoptimierung. |
Automated reporting Structural finite element mesh |
Die Ermittlung der richtigen Lasten und Randbedingungen für eine Strukturanalyse ist sehr anspruchsvoll. Die Qualität der Simulationsergebnisse hängt unmittelbar von der Qualität der Eingaben ab. Wenn sich realistische Lasten und Randbedingungen nicht ohne weiteres bestimmen lassen, ist es meist sinnvoll, diese Informationen über weitere Berechnungen zu generieren. Hier können multidisziplinäre gekoppelte oder verkettete Simulationen die Wiederverwendung von Analysedaten vereinfachen und zugleich die Simulationsgenauigkeit verbessern. Dadurch wiederum erhöhen sich Qualität und Verlässlichkeit der Berechnung. Beispiele: Integration von Mehrkörperdynamik und Struktur
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Topology optimization Stochastics |
MSC Software bietet eine breite Palette von Materialmodellen für die unterschiedlichsten Anforderungen sowie umfassende Lösungen für die Analyse und Optimierung von Composites. Die von MSC angebotenen Werkzeuge sind ideal für die verschiedensten Arten von Verbundwerkstoffen wie Sandwichplatten, Polymere, Nano-Verbundwerkstoffe oder Hartmetalle. Die leistungsstarken Funktionen zur Werkstoffmodellierung beinhalten:
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Integrated motion–structure simulation for vibration analysis Integrated motion–structure simulation for durability analysis
Aircraft ditch in water with airbags |
MSC Software entwickelt Werkzeuge mit einer großen Funktionsvielfalt, um die verschiedensten Analysen zu ermöglichen. Zu den wichtigsten Analysearten gehören:
MSC ist für einige der modernsten und zuverlässigsten Programme zur Strukturanalyse in der Branche bekannt, allen voran MSC Nastran. Im Gegensatz zu vielen Mitbewerbern hat MSC schon früh erkannt, dass Anwender nicht nur Pro¬gramme wollen, sondern Lösungen, die alle Aspekte des Simulationsprozesses abdecken. Daher hat MSC zum einen unternehmensübergreifende und prozessorientierte Lösun¬gen wie SimDesigner oder SimXpert entwickelt. Zum anderen erweitert MSC sein Portfolio, zum Beispiel durch die Übernahmen von Free Field Technologies (FFT) und e-Xstream Engineering. Das Tool Actran von FFT berechnet akustische Phänomene und analysiert Akustik- und Vibrationsverhalten einschließlich der Abstrahlung, Absorption, Reflexion, Beugung, Streuung und Übertragung von Schall. e-Xstream hat sich als Spezialist für Mikromechanik und Multiskalensimulation unter anderem bei der Berechnung von faserverstärkten Composite-Bauteilen einen Namen gemacht. Mit der Software Digimat kann das nichtlineare Verhalten dieser Werkstoffe modelliert und simuliert werden, was wichtig für das Verständnis der Stabilität des Endprodukts ist. |
Repeatable process for bottle top load simulation Simulation portal for managing and tracking simulation processes, history and content |
Viele Ingenieure und Manager möchten mit CAE nicht nur das Strukturverhalten berechnen können, sondern auch einen wiederholbaren Simulationsprozess sicherstellen, um möglichst verlässliche Ergebnisse zu erhalten und den Entwicklungsprozess verbessern zu können. Darüber hinaus soll der Prozess schnell wiederholbar sein, um Entwurfsstudien zu erleichtern und die Entwicklungszeit zu verkürzen. Die Folge eines höheren Simulationsdurchsatzes ist die Erzeugung von mehr Daten, die erfasst und verwaltet werden müssen. MSC Software bietet mit SimManager eine Lösung, mit der Anwender CAE-Prozesse und Inhalte erstellen, erfassen und verwalten können. Die webbasierten Funktionen von SimManager garantieren die Wiederholbarkeit von Simulationsprozessen durch eine konsistente Verwaltung aller Daten und Modelle und erhöhen die Produktivität indem Prozesse automatisiert und manuelle Funktionen verringert werden. Zudem ermöglicht SimManager vergleichende Beobachtungen, da mehrere Berechnungsdisziplinen in ein System integriert werden können. |
MSC Software wird für viele Arten der Strukturberechnung eingesetzt:
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| Industrielle Anwendungen: |
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FEA, AFEA & TFEA
MSC Fatigue
