Schwerpunkte
Die Finite Elemente Methode oder kurz FEM ist eine der meistverwendeten numerischen Simulationsmethoden und eines der größten Hilfsmittel für Konstrukteure und Techniker.
Damit können Probleme der Strukturmechanik (Statik, Dynamik), der Wärmeübertragung, der Akustik und sogar elektrische bzw. elektromagnetische Fragestellungen gelöst werden. Ob Allgemeiner Maschinen- und Fahrzeugbau, Elektroindustrie und Optik, Chemische Industrie oder Reaktorsicherheit, die möglichen Einsatzgebiete für FEM-Simulationen sind groß und vielfältig.
Durch Berechnungen während des Entwicklungsprozesses lassen sich parallele Abläufe im Produktentstehungsprozess realisieren. Dies spart nicht nur Zeit, sondern auch Kosten für den Materialaufwand mehrerer Prototypen oder das Geld, das für überdimensionierte Bauteile ausgegeben werden müsste. Schlimmer wären jedoch unterdimensionierte Bauteile, die beim Prototypentest noch gehalten haben, aber in der Serienproduktion die Dauerbelastungen nicht standhalten. Die Folgen könnten Reklamationen und/oder ein Imageschaden sein. Hier kann die FEM durch Dauerfestigkeitsberechnungen eine Vorhersage treffen, wie lange das Bauteil unter bestimmten Bedingungen halten wird.
Leistungen
Vorteile der FEM Simulationen durch LTKON
Durch unsere FEM-Berechnung kann das Produkt kosten- und gewichtsreduziert konstruiert und der „Leichtbau“ bis an ein Äußerstes getrieben werden. Außerdem kann durch die Berechnung auch komplexer Bauteile und Baugruppen sichergestellt werden, dass diese den gültigen Sicherheitsrichtlinien und -normen entsprechen.
Ablauf der Zusammenarbeit
- Übergabe der Geometrie per .STEP oder .IGES
- Gemeinsame Erarbeitung der Randbedingungen wie Krafteinwirkung, Drehmomente Geschwindigkeiten, Drücke, Beschleunigungen, Lagerungen, Kontaktbedingungen…
- Vernetzung und Auswertung der Ergebnisse
- Wenn gewünscht können kleinere Anpassungen, wie Materialdicken erhöhen, Knoten implementieren, Ausläufe verändern, Werkstoff anpassen etc. erfolgen
Lineare oder nichtlineare Berechnung
Die FEM unterscheidet sich in der Berechnung von linearen und nichtlinearen Berechnungsmethoden. Unter der linearen Berechnung werden vor allem statische oder quasi-statische Berechnungen zusammengefasst. Dabei liegt die Beanspruchung des Werkstoffs ausschließlich im elastischen Bereich des Spannungs-Dehnungsdiagramms. Zu erwarten sind kleine Dehnungen und Verschiebungen und reicht für viele Untersuchungen vollkommen aus.
Bei nichtlinearem Werkstoffverhalten wie Kriechen oder Schwinden, bei Kontakt mit anderen Bauteilen, bei großen Verformungen wie Umformprozesse, zur Untersuchung von Beulen und Knicken und bei dynamischen Analysen wie Crashverhalten, werden nichtlineare Berechnungen notwendig. Der Nachteil nichtlinearer Berechnungen ist die Dauer der Berechnung und die schlechter zu erreichende Konvergenz, sodass die Berechnungen häufiger abbrechen.
Dabei sollte die FEM Berechnung bereits während der Entwicklung eingesetzt werden, um frühzeitig Schwachstellen erkennen zu können und neben der Entwicklungszeit auch die Anzahl von Prototypen zu reduzieren.
Randbedingungen
Um gute FEM-Ergebnisse zu erzielen, sollte der Berechner genau wissen, welche Randbedingungen zu einer korrekten Berechnung führen. Denn die Berechnung ist nur so gut, wie die Randbedingung angenommen wurde. Dazu zählen Krafteinwirkung, Lastangaben, Drücke, Drehmomente, Geschwindigkeiten, Reibung, Lagerungen, Kontaktbedingungen…uvm. Die Randbedingungen werden durch unsere erfahrenen Ingenieure in Zusammenarbeit mit dem Kunden ermittelt.
Vernetzung
Eine ausreichend feine Vernetzung sorgt für genauere Ergebnisse, dauert auch länger. Um Berechnungszeit zu sparen wird in den Bereichen wo kritische Spannungen zu erwarten sind, das Netz verfeinert und in allen anderen Bereichen eine gröbere Vernetzung angewendet.
Analysieren der Ergebnisse und anpassen des Bauteils
Anschließend heißt es die Ergebnisse zu interpretieren und zu analysieren. Diesen Schritt nimmt die Rechenmaschine dem Berechner nicht ab! Erst mit der fundierten Analyse der erzeugten Ergebnisse kann die Frage beantwortet werden, ob das Bauteil hält oder nicht. Die Interpretation kann somit als das Zweitwichtigste, nach dem Setzen der Randbedingungen angesehen werden!
In Absprache mit dem Kunden, können im Anschluss kleinere Sachen wie einer Erhöhung der Blechdicke, Knoten einfügen oder Bohrungen verschieben direkt umgeändert werden um Wartezeiten möglichst gering zu halten.
Was LTKON Ihnen konkret anbieten kann:
- Strukturanalyse
- Lebensdauerberechnung
- Nichtlineare Berechnungen mit Kontakt, großen Verformungen und großen Drehungen
- Verhalten von Beulen und Knicken
- Schweißnahtbeanspruchung über Submodellberechnung
LTKON führt als zuverlässiger Dienstleister FEM-Simulationen durch, um Konstruktionen zu verbessern, Entwicklungszeiten- und Kosten zu reduzieren, die Ausfallsicherheit von Produkten zu steigern und Gewicht einzusparen!
Holen Sie mit unserer Unterstützung das Optimum aus Ihren Konstruktionen.
Nehmen Sie jetzt Kontakt mit uns auf und lassen Sie sich von unseren hochqualifizierten Mitarbeitern beraten. Wir erstellen Ihnen umgehend ein maßgeschneidertes Angebot zu unseren Berechnungsdienstleistungen.