MSC Nastran Embedded Fatigue

Integrierte Lebensdaueranalyse
Optimierung von Lebensdauer & Gewicht in der vertrauten Nastran-Umgebung
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Die traditionelle Vorgehensweise zur Berechnung von Lebensdauer und Ermüdung ist oft sehr mühsam und zeitaufwändig. Daher hat MSC Software mit MSC Nastran Embedded Fatigue (NEF) Lebensdaueranalysefunktionen in die Umgebung von MSC Nastran integriert. Ingenieure können direkt im Nastran-Solver Lebensdauer und Ermüdung berechnen - ohne die Ergebnisse in ein separates Programm exportieren zu müssen. Was bisher umfangreiches Postprozessing und den Transfer großer Dateien erforderte, ist jetzt integraler Bestandteil des Analyseprozesses. Ein großer Vorteil dieser Herangehensweise ist, dass direkt in MSC Nastran Gewichtsoptimierungen bei gleichzeitiger Verbesserung der Lebensdauer durchgeführt werden können.

Mit NEF müssen weit weniger Dateien als bei der traditionellen Herangehensweise verwaltet werden, was wiederum mit einer entsprechenden Verringerung der Bearbeitungszeit einhergeht. Es sind keine großen Dateien als Zwischenergebnisse für die Spannungsdaten mehr notwendig. Diese Spannungsdaten müssen auch nicht mehr übertragen werden, wodurch die Anforderungen an den Pre- und Postprozessor sowie an die entsprechende Verarbeitungsleistung für die Daten geringer ausfallen. Somit ist der Weg frei für Lebensdauerberechnungen auch bei großen Modellen.

Funktionen von MSC Nastran Embedded Fatigue:

  • Spannungsbasierte Lebensdaueranalyse (Stress Life S-N)
  • Dehnungsbasierte Lebensdaueranalyse (Strain Life ε-N)
  • Untersuchung von mehrachsiger Belastung (Critical Plane Method)
  • Parallelprozessing mit bis zu 100 Threads
  • Verschiedene Fatigue Analysen in einem Rechenlauf

Zu den Vorteilen von MSC Nastran Embedded Fatigue zählen:

Minimale Berechnungszeiten


Fatigue analysis of a wheel carrier. Nodes:325k, Elements: 200k, 8 Load Sources
 

Es gibt zahlreiche Gründe, warum Lebensdaueranalysen schneller mit NEF sind. Zu den wichtigsten Gründen zählen:

  • Der traditionelle Ansatz erfordert, FEA-Ergebnisse zu ermitteln und in ein separates Programm für Lebensdaueranalysen zu übertragen. Diese Übertragung erfordert Zeit und eine große Menge an Computerressourcen. Zudem ist die Gefahr für Fehler hoch. Mit NEF erfolgt die Berechnung der Lebensdauer und Betriebsfestigkeit direkt innerhalb der FEA-Umgebung. Das spart Zeit und Aufwand, verbessert die Effizienz und eliminiert Fehlerquellen. In einem Beispiel nahm die traditionelle Lebensdaueranalyse acht Stunden in Anspruch, mit NEF hat die Analyse nur 38 Minuten gedauert. [Quelle]
  • Da die Lebensdaueranalyse direkt in MSC Nastran durchgeführt wird, reduziert sich der Kosten- und Zeitaufwand für den Austausch temporärer Dateien zwischen FE- und Lebensdaueranalyseprogrammen. Diese Vereinfachung führt zu Einsparungen von Computerressourcen, was zu zusätzlichen Analysekapazitäten und höherer Produktivität führt. In einem Beispiel wurden für die traditionelle Lebensdaueranalyse 191 Dateien benötigt, mit NEF hat sich die Anzahl der betroffenen Dateien auf zwei reduziert. [Quelle, Seite 62]

Optimierung der Lebensdauer bei minimalem Gewicht


Initial Shape: Mass=15.5kg, fatigue life=105.52 cycles
 

Mit NEF kann nicht nur die Lebensdauer eines Bauteils oder Systems ermittelt, sondern auch das Gewicht optimiert werden. Die Funktionen für die Lebensdauerberechnung werden innerhalb von MSC Nastran mit der Designoptimierung verknüpft. Modelle werden unter Berücksichtigung der Dauerfestigkeit und anderer Leistungskriterien wie Masse optimiert. Bei mehreren Modellen gibt es die Möglichkeit der Multi-Modell-Optimierung. So können Anwender ein optimales Modell erstellen, das schnell eingesetzt werden kann
ohne nach der Optimierung alle Parameter nochmals kontrollieren zu müssen.

High Performance Computing


Optimized Shape: Mass=13.5 kg, fatigue life= 108 Cycles. Design changes led to a 13% savings in mass and an increase in fatigue life
 

MSC Nastran ist aufgrund der ausgereiften Solvertechnologie und Parallelisierbarkeit sehr leistungsstark. Das wirkt sich positiv auf NEF aus.

Neben der vereinfachten Datenverwaltung, ist NEF

  • unabhängig von der verwendeten Plattform,
  • GUI neutral und
  • reduziert die CPU-Anforderungen.

 

Allgemeine und produktspezifische Informationen über unterstützte Hardware finden Sie auf unserer Webseite Platform Support.