Dytran

Dytran Explizite Dynamik und Fluid-Struktur Kopplung

Dytran ist eine explizite Finite Elemente Analyse (FEA)-Lösung, die das Verhalten von Strukturen und Fluiden im kurzzeitdynamischen Bereich simuliert. Explizite Berechnungsverfahren kommen immer bei der Untersuchung von hochgradig dynamischen, nichtlinearen Vorgängen zum Einsatz. Dazu gehören zum Beispiel Falltests, Explosionen, Sprengungen und große Deformationen, ballistische Fragestellungen oder das Schwappen von Flüssigkeit in einem Behälter.

Mit Dytran kann die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Bauteilen und Strukturen unter dynamischen Belastungen untersucht und optimiert werden. In der Automobilindustrie wird Dytran beispielsweise für die Berechnung der Entfaltung von Airbags, Aquaplaning oder Crash eingesetzt. Hierfür bietet Dytran integrierte Insassen Dummy Modelle an. Ziel dieser Analysen ist, Schäden und Überlebenswahrscheinlichkeit abzuschätzen, aktive und passive Fahrzeugsicherheit sowie Insassen- und Fußgängerschutz zu verbessern.

Zu den Stärken von Dytran zählt neben einem robusten 3-D Kontakt und der Struktur-Struktur Kopplung vor allem die Fluid-Struktur Kopplung (Fluid Structure Interaction - FSI). Dytran verwendet eine einzigartige Kopplungsfunktion, die eine integrierte Analyse von strukturellen Komponenten und Flüssigkeiten sowie stark deformierten Materialien in einer durchgängigen Simulation ermöglicht. FSI ist beispielsweise nötig, um Aquaplaning oder Tankschwappen realistisch zu simulieren.

Zu den Funktionen von Dytran gehören:

Deep drawing
Deep drawing

Vehicle crash testing
Vehicle crash testing

Simulation spontaner Ereignisse

Dytran verwendet eine explizite Technik zur Lösung von Problemen im kurzzeitdynamischen Bereich. Die Strukturen können mit Festkörpern, Schalen, Trägern, Membranen, Kupplungen und starren Elementen modelliert werden. Zur Modellierung des nichtlinearen Verhaltens und Versagens steht ein breites Spektrum an Materialmodellen zur Verfügung. Hierzu gehören beispielsweise lineare Elastizität, Fließkriterien, Zustandsgleichungen, Versagens- und Abblätterungsmodelle, Explosionsverbrennungsmodelle und Verbundwerkstoffe. Mithilfe von Kontaktflächen können Wechselwirkungen zwischen strukturellen Komponenten oder deren Wirkungen auf geometrische Strukturen modelliert werden. Zu diesen Wirkungen gehören zum Beispiel reibungsloser Kontakt, Gleiten mit Reibeffekten oder Trennung. Mit Einzelflächenkontakten kann das Beulen von Strukturen modelliert werden, wobei das Material eventuell auf sich selbst gefaltet wird.

Water pouring
Water pouring

Airbag inflation
Airbag inflation

Fluid-Struktur Kopplung (FSI)

Euler'sche Solver werden in der Regel für die Lösung von Fluidproblemen verwendet, während strukturelle Probleme mit Lagrange-Solvern gelöst werden. In der Realität muss jedoch häufig die Wechselwirkung zwischen Fluids und Festkörpern berücksichtigt warden. Festkörperverformungen, die sich auf den Fluidfluss auswirken, und Fluidfluss, der eine Struktur verformt. Probleme wie das Schwappen von Flüssigkeit in einem Tank, die Entfaltung von Airbags oder Aquaplaning können bei Berücksichtigung der Fluid-Struktur-Kopplung gelöst werden.

Zur Modellierung von Strukturen und Fluids in einem einzigen Modell und zur Simulation der Wechselwirkung zwischen beiden verfügt Dytran sowohl über den Lagrange- als auch den Euler'schen Solver. Die Wechselwirkung zwischen den Fluids und Strukturen wird durch Erzeugen einer Kopplungsfläche an den Strukturen erreicht (Lagrange-Bereich).

Parallel processing
Parallel processing

High Performance Computing (HPC)

Dytran ist effizient und in hohem Maße vektorisiert. Es ermöglicht kostengünstige Lösungen auf Computern der neuesten Generation. In Dytran sind erweiterte Distributed Memory Parallel (DMP)-Funktionen für Euler (Fluid)- und gekoppelte Analysen (Fluid-Struktur) integriert. Diese Funktionen ermöglichen schnellere FSI-Simulationen und führen zu erheblichen Leistungssteigerungen für CPU-intensive Anwendungen im Zusammenhang mit der Fluid-Struktur-Kopplung. Zu den unterstützten DMP-Funktionen gehören die erweiterten Euler-Gleichungen für einzelne und verschiedene Stoffe, der ROE-Löser, die Darstellung fehlerhafter Elemente in der Kopplungsoberfläche, gestaffeltes und polarisiertes Raster, Leistung und Marker der Kopplungsoberfläche, geometrische Randbedingungen und Viskosität.

Vehicle crash test
Vehicle crash test
Bird strike
Bird strike

Anwendungen: Explicit, Structural, Multiphysics, Multidiscipline, Nonlinear, Composites, Fluid-Structure Interaction

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