Berechnungen, FEM-Simulation, Festigkeitsnachweise

Maschinenbauteile sind den unterschiedlichsten Beanspruchungen ausgesetzt und müssen hohe Anforderungen hinsichtlich der Festigkeit erfüllen. Durch den Einsatz der Finite-Elemente-Methode können die verschiedensten Bauteile im Vorfeld auf ihre statische Festigkeit und Ermüdungsbeanspruchung untersucht, berechnet und nachgewiesen werden.

Arbeitsschritte und Leistungen

Ein zu untersuchendes Bauteil wird so realitätsnah wie notwendig mit all seinen benachbarten Komponenten und deren Randbedingungen modelliert. Dabei auftretende Nichtlinearitäten, die z.B. durch Lagerungen, Schraubenverbindungen, Materialien entstehen, können berücksichtigt werden. Das mechanische Verhalten der Struktur wird dadurch wesentlich wirklichkeitsgetreuer wiedergegeben.

Ist eine Schwingungsanalyse der Struktur erforderlich, so können mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM Berechnung) die Eigenfrequenzen und Schwingungsmodi bestimmt werden.

nichtlineare Beulanalyse eines Windenergieanlagenturms

Alles was wir für eine FEM-Berechnung bzw. Analyse von Ihnen benötigen, sind die geometrischen Daten in Form einer Zeichnung oder besser als CAD-Datei, die verwendeten Materialien und Randbedingungen, wie Lagerung und Belastung.

Spezielle Dienstleistungen in diesem Kontext:

  • FEM ( Finite-Elemente-Methode ) Berechnung und Untersuchung von maschinenbaulichen Komponenten aller Art
  • lineare und nichtlineare Strukturdynamik und Festigkeitsberechnung
  • Berechnung von Schraubenverbindungen
  • Analyse von Baugruppen mittels Kontaktpaarungen
  • Analysen mit plastischem Materialverhalten
  • Analysen von Komponenten bestehend aus Elastomeren
  • thermische Analysen
  • Berechnung und Analysen von Lastaufnahmemitteln
  • Untersuchung von Strukturen aus Faser-Kunststoff-Verbund (z.B. GFK, CFK)
  • Modal- und Schwingungsanalysen
  • Beulanalysen
  • Erstellen von APDl-Macros (ANSYS) zur Automation von Arbeitsabläufen und zur Modellierung wiederkehrender parametrisierbarer Geometrien und Strukturen

APDL-Macros (ANSYS)

In ANSYS lassen sich durch die APDL Macro-Programmierung Arbeitsschritte automatisieren bzw. lassen sich auch Ergebnisse in gewünschten Formaten ausgeben. Im Laufe der Zeit sind bei uns einige APDL-Macros entstanden, die uns die tägliche Arbeit mit ANSYS erleichtern. Einige unserer APDL-Macros möchten wir den Nutzern von ANSYS zur Verfügung stellen.

zu den APDL-Macros hier entlang

Betriebsfestigkeitsberechnung mit Zeitreihen

Bisher: Berechnung mittels Rain-Flow-Count bzw. Einstufenkollektiv Bisher wurde zur Ermittlung der Betriebsfestigkeit der zeitliche Zusammenhang zwischen angreifenden Kräften und Momente und ihrem Auftreten nicht berücksichtigt. Lediglich die statistische Häufigkeit ihres Erscheinens wurde in Bezug zu Materialkennwerten gesetzt (Wöhlerlinie), wie z.B. mittels Rain-Flow-Count bzw. Einstufenkollektiv.

Neu: Berücksichtigung von Zeitreihen Mit Hilfe speziell entwickelter Simulations- und Auswertetechnologie ist es jetzt möglich, den Zusammenhang zwischen den unterschiedlichen Kraft- bzw. Momentwirkungen und deren zeitgleichen Auftreten zu berücksichtigen. Damit können jetzt viel genauere Aussagen zum Materialverhalten über lange Zeiträume getroffen werden. Dies ist insbesondere dort von Bedeutung, wo mehrere in unterschiedliche Richtung wirkende Kräfte und Momente gleichzeitig und außerdem variabel auftreten, wie z.B. bei Windenergieanlagen.

Die Vorteile auf einen Blick

  • zeitlicher Zusammenhang zwischen den Lastkomponenten bleibt erhalten
  • Berechnung des gesamten FE-Modells (d.h. über alle Knoten)
  • optische Darstellung der Schädigungsverteilung im Bauteil
  • Berücksichtigung unterschiedlicher Materialien (d.h. Anwendung unterschiedlicher Wöhlerlinien)
  • Darstellung der Spannungsschwingbreiten für Schweißkonstruktionen möglich