Co-Simulation: Multiphysik wird Wirklichkeit

Kopplung verschiedener Solver und Disziplinen macht CAE genauer und leistungsfähiger
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Im CAE geht der Trend von der monodisziplinären Simulation von Einzelkomponenten hin zur virtuellen Produktentwicklung auf Systemebene. Ingenieure müssen immer komplexere Strukturen beurteilen. Leistung und Verlässlichkeit der Strukturen werden dabei stark von den Interaktionen zwischen den Disziplinen beeinflusst. Deshalb wird Co-Simulation immer wichtiger. Die komfortable Schnittstelle MSC CoSim koppelt verschiedene Solver und Disziplinen in einer multidisziplinären Umgebung.

Ganzheitliche Betrachtung des Produktverhaltens, höhere Genauigkeit, kürzere Rechenzeiten
Die Co-Simulation gibt Ingenieuren einen ganzheitlichen Einblick in das Produktverhalten, führt zu genaueren Ergebnissen und verkürzt die Rechenzeiten. Dies wird durch die Kopplung verschiedener Berechnungsdisziplinen erreicht. Alle MSC Lösungen für Akustik, Mehrkörperdynamik, CFD, Struktur- und Crashberechnung lassen sich kombinieren:

 

Technologien MSC Co-Simulation:

Je nach Art der Analyse können die Lösungen von MSC auf verschiedene Arten kombiniert werden:

Bei der Co-Simulation werden mehrere Berechnungsarten gleichzeitig auf das Modell angewendet. Die MSC CoSim Engine wurde entwickelt, um eine komfortable Schnittstelle für die direkte Kopplung von verschiedenen Solvern und Disziplinen in einer multidisziplinären Umgebung bereitzustellen. In der ersten heute verfügbaren Version können Ingenieure Co-Simulationen mit Adams, Marc und scFLOW (MSC Cradle CFD) aufsetzen.

Außer der CoSim Engine unterstützt MSC eine Reihe weiterer Co-Simulationsmethoden, beispielsweise das Functional Mock-up Interface (FMI) und das Adams Marc Co-Simulation Interface (ACSI).

Die ‚Chained Simulation‘ ermöglicht es CAE-Ingenieuren aus verschiedenen Abteilungen, ihre Berechnungen hintereinanderzuschalten, sozusagen zu verketten. Die Ergebnisse für einen Lastfall werden nach Beendigung der ersten Rechnung an die nächste übergeben. Das erhöht die Gesamtgenauigkeit. Ein Beispiel ist die Übergabe von Fahrbahnanregungen aus einer Gesamtfahrzeuganalyse in Adams an die nachfolgende Spannungs- und Lebensdaueranalyse mit MSC Nastran.

 

Anwendungen MSC Co-Simulation:

Die Co-Simulation erlaubt, die verschiedensten Disziplinen miteinander zu verknüpfen:

Ausfahren von Klappen an einem Flugzeugflügel:



Seitenwind-Einfluss auf die Fahrdynamik:



Fahrzeug fährt durch Wasserpfütze:



Schwappen des Kraftstoffs im Tank:




Schwimmende Baumstämme treiben unter einer Brücke hindurch:

 

Biegsame Platte in Querströmung:



Flagge am Mast flattert im Wind:



Öffnen eines Ventils im Tank:



Membranventil verzerrt sich aufgrund der Fluidkraft:



Simulation einer Schiffsschraube mit Fluid-Strukturkopplung:

Wasserstrahl trifft auf eine schwenkbare ebene Platte:

Fahrzeugbatterie von Hindernis angeschrammt:



Simulation eines Scheibenwischers:



Geländefahrzeug prallt auf einen Bordstein:



Simulation eines Fertigungsprozesses:



Fahrzeugaufhängung mit nichtlinearem Verhalten von Federn:

Nachprüfung von Regelungsalgorithmen für Industrieroboter:

Fahrerassistenzsystem und autonome Fahrsimulation:


Fahrzeugdynamik mit komplexer Terramechanik:

Die Interaktion zwischen der Maschine und körnigen Materialien vorhersagen zu können, ist entscheidend für das optimale Design von Baumaschinen, Bergbau- und Landmaschinen und Geländefahrzeugen. Mit der Adams-EDEM Co-Simulation können Ingenieure realitätsgetreue Schüttgutlasten auf die Maschinen einwirken lassen. Dadurch werden die Systemsimulationen genauer.
Ian Williamson, Chief Executive Officer, EDEM

Detaillierte Simulation von Verbrennungsgasen, integriert mit dem 1D-Modell des Systems:




Detaillierte 3D-Berechnung des Kühlwassers, gekoppelt mit dem 1D-Systemmodell:


Vorhersage von Getriebegeräuschen:

Akustische Analyse von Elektromotoren:

Schallberechnung von Abgassystemen:


 

Schnittstellen:

Neben der klassischen Co-Simulation bietet MSC weitere Schnittstellen:

Bewährte nichtlineare Technologie ergänzt durch modernstes CAD to Mesh

  • Mentat ist das beste GUI für Marc - es unterstützt 1:1 Lasten, Randbedingungen und Jobdefinition.
  • Direkt aus Mentat können modernste Simulationswerkzeuge für Geometrieaufbereitung und Vernetzung gestartet werden.
  • Sie kommen in kürzester Zeit vom CAD-Modell zum fertigen Netz. Sie sparen Zeit bei der Modellerstellung und gewinnen Zeit für die Bewertung des Modells.
  • Durch die schnelle Geometrieaufbereitung benötigen Sie weniger Iterationen mit der Konstruktionsabteilung.
  • Die Vereinfachung der Geometrie bedeutet für Sie weniger Elemente an unkritischen Stellen und dadurch kürzere Rechenzeiten.

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Automatische Kopplung von Mehrkörperdynamik und Akustik

  • Sie benötigen nur ein Modell für zwei unterschiedliche Simulationsdisziplinen.
  • Sie können die Analyse mit Actran mit Standardwerten aufbauen und automatisch starten. Eine Modellierung mittels Actran-GUI ist nicht erforderlich.
  • Die automatisierte, integrierte Prozesskette erfordert keine manuellen Interaktionen.
  • Die Verschlankung der Prozesskette führt zu erhöhtem Durchsatz und gesteigerter Produktivität.
  • Die Vermeidung manueller Datenübertragung und Konvertierung reduziert die Fehleranfälligkeit.
  • Falls nötig, kann das Akustik-Modell mittels Actran-GUI von Experten verfeinert werden.

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Automatische Kopplung von Mehrkörperdynamik und Fatigue

  • Nur ein Modell für zwei unterschiedliche Simulationsdisziplinen.
  • Die Fatigue-Analyse wird mit Standardwerten aufgebaut und automatisch gestartet.
  • Die automatisierte, integrierte Prozesskette erfordert keine manuellen Interaktionen.
  • Die Verschlankung der Prozesskette führt zu erhöhtem Durchsatz und gesteigerter Produktivität.
  • Die Vermeidung manueller Datenübertragung und Konvertierung reduziert die Fehleranfälligkeit.
  • Falls nötig, kann das Fatigue-Modell von Experten verfeinert werden. Adams2NEF Mehrkörperdynamik

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