Materialdesign durch Simulation

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Ausgabe 02/2008
www.cadfem.de
Infoplaner
FEM: Software · Support · Seminare · Consulting · Entwicklung
• Reise in die Struktur der Werkstoffe
• ANSYS bei Trumpf Austria
• Kunststoff-Materialmodelle
für die Crashsimulation
• Simulation von Schweißprozessen
Editorial
Materialmodellierung bei CADFEM:
Makro – Mikro – Meso – Nano
Nach der kritischen Bemerkung meiner
Frau zum letzten Editorial („langweilig“), will ich mich anstrengen, einen
interessanteren Beitrag zu verfassen.
Als ich vor kurzem im Bad die von ihr
eingekaufte Zahnpasta nanosensitive®hca vorfand – obwohl die alte
Zahnpastatube noch gut gefüllt war –
kam mir der Gedanke, das Thema Material für mein Editorial zu wählen. Unsere Kunden sind sicher interessiert,
was wir zum Thema Materialsimulation beitragen können und Mater (lat.
Mutter) Müller dürfte ebenfalls zufrieden sei, wenn sie etwas mehr über
ihre High-Tech-Zahnpasta erfährt.
Material ist ein aktuelles Thema. Google
liefert über 700 Millionen Einträge, zu Materialforschung immerhin noch 211 Tausend. Die Bundesregierung hält erfreulicherweise das Thema ebenfalls für so wichtig, dass es im elektronischen Magazin für
Wirtschaft und Finanzen im Juli 2008 aufgegriffen wurde und dass ein Forschungsprogramm WING („Werkstoffinnovationen
für Industrie und Gesellschaft“) aufgelegt
wurde. „Das Wissen um Werkstoffe ist eine Schlüsseltechnologie – für viele Innovationen ist sie die Basisvoraussetzung“,
sagt Professor Holger Hanselka vom Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und
Systemzuverlässigkeit in Darmstadt. Innovationen sind oft nur mit neuartigen Materialien möglich. Dabei kann es um besonders leichte Werkstoffe gehen, um biologisch hergestelltes oder besonders körperverträgliches Material. Ganz besondere Fähigkeiten zur Anpassung an Umweltbedingungen leisten neuartige Keramiken
oder Kunststoffe.
Für die Simulation ist das Wissen um die
Materialeigenschaften von höchster Bedeutung, denn nur wirklichkeitsnahe Annahmen liefern brauchbare Rechenergebnisse. Galileo Galilei (1564-1642) soll gesagt haben: „Die Unvollkommenheit der
Werkstoffe macht jede Berechnung zunichte“[1]. Die neuen Methoden werden
die Unvollkommenheiten zwar nicht ändern, aber sie werden helfen, sie besser zu
erfassen. Dazu ist es erforderlich, die
klassische, makroskopische Modellierung
durch die atomistische Modellierung zu ergänzen. Die Universitäten haben dieses
Thema schnell aufgegriffen. Erwähnen
möchte ich die Universität Stuttgart, an der
ich studiert habe. Sie war mit SimTech
(Simulation Technology) im November 2007
beim Forschungscluster-Wettbewerb erfolgreich, der im Rahmen der Exzellenzinitiative von Bund und Ländern initiiert
wurde. „Der Forschungsverbund dient in
erster Linie der Grundlagenforschung. Im
Fokus steht die multidimensionale Analyse von Materialien aller Art und ihrer
Wechselwirkungen – vom menschlichen
Gewebe über Bauteile bis hin zu geologischen Formationen. Nur mit höchst entwickelten Simulationen können mehrskalige und multiphysikalische Aspekte auf
diesem Gebiet zufriedenstellend bearbeitet werden. SimTech liefert die Wissensbasis für ein breites Einsatzgebiet von der
Produktentwicklung über Umweltfragen
bis hin zu komplexen Problemen der Biomechanik. In enger Kooperation mit der
Industrie erarbeiten die SimTech-Akteure
auch Lösungen für die praktische Anwendung.“ So steht es im Einladungsschreiben
zum Kick-off Meeting am 27. Juli 2008, zu
dem CADFEM als Industriepartner eingeladen wurde.
Und was hat sich bei CADFEM getan? Wir
haben zwei promovierte Chemiker mit
mathematischer Vertiefung eingestellt und
wir haben Distributionsverträge unterschrieben mit e-Xstream Engineering und
accelrys, deren Software uns und Ihnen erlaubt, Materialien detailliert zu beschreiben. Softwareprodukte von accelrys erfassen die Meso- und Nanowelt bis hin zur
Quantenmechanik. Mit Material Studio
können fehlende Materialparameter von
Experimenten berechnet werden. Beispielsweise können für Polymere der
E-Modul, die Dichte oder die Wärmekapazität in Abhängigkeit von Temperatur,
Druck und Wassergehalt bestimmt werden. Mit DIGIMAT von e-Xstream Engineering erfassen wir Mikrostrukturen und
schlagen die Brücke zur klassischen Kontinuumsmechanik der Makrowelt von ANSYS
und LS-DYNA, indem wir Ergebnisse aus
Material Studio oder direkt von DIGIMAT
ermittelte Werte von Mikrostrukturen oder
Materialorientierungen aus Spritzgusssimulationen übernehmen. Lesen Sie mehr
darüber in dieser Ausgabe des Infoplaners.
Zurück zur neuen Zahnpasta. Der virtuelle
Materialtest muss nach Rückfrage bei unserem neuen Mitarbeiter, Dr. rer.nat. Jan
Sehnert noch etwas zurückgestellt werden.
Ich muss zunächst den realen Test wagen,
was unbedenklich erscheint, da keine Nebenwirkungen aufgelistet werden. Die Beilage verspricht, „dass sie den schon in die
Jahre gekommenen Zähnen das zurückgibt, was die Zeit und das Alter ihnen genommen haben. Sie setzt Billionen von
Mineralionen frei, die den natürlichen Reminalisierungsprozess im Mund unterstützen und damit Brüchigkeit und Verfärbung
entgegenwirken.“
Ich hoffe, dass meine Frau und ich Dank
dieser Neuentwicklung in noch manch
süßen und wenn es denn sein muss auch
saueren Apfel beißen können.
Günter Müller
[1] Quelle: Vortrag Hermann Josef Tumbrink,
DVM Workshop Bamberg, 2007
Infoplaner 02/2008
1
CADFEM
ANSYS
22. – 24. Ok
➔
Inspiring Engineering
Simulation in allen ihren Facetten – von der
Strömungsmechanik über die implizite und
explizite Strukturmechanik bis hin zur Multiphysik: Das gesamte Spektrum der ANSYS
Programmfamilie spiegelt die diesjährige
ANSYS Conference & das 26. CADFEM
Users’ Meeting vom 22. bis 24. Oktober
2008 in der Wissenschaftsstadt Darmstadt
wider.
Lassen Sie sich inspirieren von den Möglichkeiten, die Ihnen die rechnerische Si-
2
Infoplaner 02/2008
www.usersmeeting.com
mulation in der Produktentwicklung bietet! Mit ANSYS & mehr. Denn neben der
ganzen Vielfalt an leistungsfähigen Werkzeugen, die der Markführer ANSYS innerhalb der einheitlichen Workbench-Umgebung zur Verfügung stellt, stehen in Darmstadt komplementäre Tools wie LS-DYNA
und junge Anwendungfelder der Simulation, insbesondere Materialdesign und Biomechanik, im Blickpunkt.
Mehr als 250 Fachvorträge und Kompaktseminare in bis zu 12 parallelen Vortragsblöcken, dazu eine große Fachausstellung
und viel Raum für Diskussion und fachlichen Austausch bilden zusammen auch
in diesem Jahr ein einzigartiges Angebot
an Informationen rund um das Thema
Simulation in der Produktentwicklung. <<
Mit freundlicher Unterstützung von:
CADFEM
Conference & 26. CADFEM Users’ Meeting 2008
ktober 2008, darmstadtium wissenschaft l kongresse
• Strömungsmechanik
• Strukturmechanik
• Multiphysik
• Explizite FEM
• Materialdesign
• Biomechanik
• CAE-Forum
Bilder: darmstadtium/juergenmai.com
3. CAE-Forum
Ein Arbeitskreis aus CAE-Verantwortlichen aus verschiedenen Industriebranchen
trifft sich im Rahmen des Users’ Meetings am 22. Oktober 2008 zum 3. CAEForum. Diskutiert werden die Themen Datenmanagement, Datenarchivierung
und Outsourcing. Weitere interessierte Teilnehmer sind willkommen!
Ansprechpartner CAE-Forum
Frau Kristin Schuhegger, CADFEM Grafing
E-Mail [email protected]
| Zusatzinformation |
Infoplaner 02/2008
3
Inhalt
Inhalt
Reise in die Struktur der Werkstoffe:
Die Datengrundlage von Werkstoffen entspricht vielfach nicht mehr den immens gewachsenen
Anforderungen, die diese heute erfüllen müssen. Neue Simulationstools ermöglichen die Ermittlung von Parametern im Multiskalenbereich. Auch ANSYS hat auf diesem Gebiet viel zu bieten. Nutzen Sie die Simulationskompetenz und die CADFEM Produkte für ein innovatives Design
von Materialien. Den Themenschwerpunkt Materialdesign finden Sie ab Seite 28.
Seite 28 – 38
28
Beachten Sie außerdem:
Expertenseminare zur Simulation ausgewählter Materialien
Kunststoff-Materialmodelle für die Crashsimulation mit LS-DYNA
Seite 14
Seite 42 – 45
ANSYS bei Trumpf Austria
Die Trumpf Maschinen Austria GmbH ist innerhalb der TRUMPF Gruppe das Kompetenzzentrum
im Bereich Biegemaschinen. Vor rund zwei Jahren hat sich Trumpf Austria für ANSYS entschieden und deckt nun mit einer einzigen Simulationsplattform ein vielfältiges Aufgabenspektrum ab.
16
Seite 16
Simulation von Schweißprozessen
24
Mit dem VirtualWeldShop (VWS) ist nun eine von CADFEM entwickelte und auf ANSYS
aufbauende modulare Lösung zur Simulation von Schweißen und verwandten Prozessen verfügbar.
Seite 24
Explizite Strukturmechanik
40
Im Bereich der expliziten Strukturmechanik bietet CADFEM mit LS-DYNA und ANSYS AUTODYN
zwei führende Lösungen.
Seite 40
Berufsbegleitend zum Master – eine Weiterbildung, die sich rechnet
esocaet steht für European School of Computer Aided Engineering Technology. Derzeit bietet
esocaet den Studiengang Applied Computational Mechanics (Master of Engineering) an.
52
4
Infoplaner 02/2008
Seite 52
Inhalt / Impressum
01 Editorial
CADFEM
03 CADFEM Users´ Meeting 2008
06 CADFEM: FEM Software und Dienstleistungen
15 CADFEM Consulting CAE
ANSYS
08 Mit ANSYS auf Goldkurs
10 ANSYS Software
12 CADFEM: ANSYS Competence Center FEM
16 Trumpf Austria: Optimiertes mechanisches Design mit ANSYS
18 ANSYS CFD in der Messtechnik: Das Auge im System
20 ANSYS and LS-DYNA Academic Application: Student Roadster
22 From ANSYS to System Level Simulation: MOR for ANSYS
24 VirtualWeldShop VWS: Simulation von Schweißen, Wärmebehandlung und Verzug
Materialdesign
28 Materialdesign durch Simulation
30 Nichtlinear Anisotrope Modellierung von Composites:
Mit DIGIMAT vom Spritzguss zur Strukturmechanik
32 Composites-Design mit Simulation
33 ANSYS Workbench mit Composites
34 ANSYS User Defined Materials: Implementation of an Anisotropic, Hyperelastic
Material Law for Soft Biological Tissues
38 Benutzerdefiniertes Materialverhalten in ANSYS
Explizite FEM mit LS-DYNA und AUTODYN
40 Explizite Strukturmechanik
42 Kunststoff-Materialmodelle für die Crashsimulation mit LS-DYNA
Medizin und Biomechanik
47 CADFEM Medical
48 Improvement of Cerebral Aneurysms Treatment and Implantable Device Design
Weiterbildung
14 Expertenseminare zur Simulation ausgewählter Materialien
52 Berufsbegleitend zum Master – eine Weiterbildung, die sich rechnet
Impressum
Herausgeber
CADFEM GmbH
Marktplatz 2
85567 Grafing b. München
Tel. +49 (0) 80 92-70 05-0
Fax +49 (0) 80 92-70 05-77
www.cadfem.de
Anzeigen/Koordination/Redaktion
Alexander Kunz, [email protected]
Christoph Müller, [email protected]
Layout
christian loose grafik design, Grafing
Produktion
Bechtle Druck & Service, Esslingen
Auflage 42.000 Exemplare
Copyright
© 2008 CADFEM GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Gedruckt in Deutschland. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des
Urheberrechtsschutzes ist ohne Zustimmung
der CADFEM GmbH unzulässig. Dies gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen
Systemen.
Warenzeichen/eingetragene Warenzeichen
ANSYS, ANSYS Workbench, CFX, ICEM CFD,
AUTODYN, FLUENT und alle Produkt- oder
Dienstleistungsnamen von ANSYS, Inc. sind
registrierte Warenzeichen oder Warenzeichen
von ANSYS, Inc.. LS-DYNA, LS-OPT und
LS-PrePost sind registrierte Warenzeichen der
Livermore Software Technology Corp..
Sämtliche in diesem Heft genannte
Produktnamen sind Warenzeichen oder
registrierte Warenzeichen ihrer jeweiligen
Eigentümer. Aus dem Fehlen der Markierung
kann nicht geschlossen werden, dass eine
Bezeichnung ein freier Warenname ist.
Irrtümer und Änderungen vorbehalten.
Trademarks
26
39
46
50
54
56
Das Tadra Projekt
Der Arche-Hof Schlickenrieder in Otterfing: Da lachen ja die Hühner!
Portrait Professor Dr.-Ing. Ekkehard Ramm
Software
Veranstaltungstipps und Buchempfehlungen
Bestellformular für Bücher und Lernsoftware
Anzeigen
U2 Microsoft
38 Schneider Digital
51 HP
55 GACM
U3 Hoppenstedt Publishing
ANSYS, ANSYS Workbench, CFX, ICEM CFD,
AUTODYN, FLUENT and all ANSYS, Inc.
product and service names are registered
trademarks or trademarks of ANSYS, Inc..
LS-DYNA, LS-OPT, and LS-PrePost are
registered trademarks of Livermore Software
Technology Corp.. All other trademarks or
registered trademarks are the property of
their respective owners. Missing trademark
symbols do not indicate that names of
companies or products are not protected.
All information subject to mistakes and
alteration.
Infoplaner 02/2008
5
CADFEM
CADFEM: FEM Software und Dienstleistungen
ANSYS und CAE-Kompetenz – dafür steht der Name CADFEM seit 1985 in Deutschland, Österreich und der
Schweiz. Über eigene Standorte, Beteiligungen und Partnerschaften ist das mittelständische Unternehmen
CADFEM heute weltweit aktiv, u.a. in den USA, in China, Indien und Osteuropa.
CADFEM am CU-ICAR in
Greenville, South Carolina
CADFEM hat sich gemeinsam
mit dem italienischen Partner
EnginSoft an OZEN ENGINEERING, einem erfolgreichen CAEAnbieter aus Kalifornien, beteiligt. Vor wenigen Monaten hat
OZEN eine neue Niederlassung
in Greenville, South Carolina
bezogen. Dort ist das Clemson
University International Center
for Automotive Research
(CU-ICAR) entstanden, ein Partnerprojekt der renommierten
Clemson University, dem Bundesstaat South Carolina und der
Automobil und MotorsportIndustrie.
Der Anspruch des Innovationsparks ist, schnell zum internationalen Forschungs-, Entwicklungs- und Ausbildungszentrum
im Automotive-Sektor zu werden. Die Automobilindustrie
unterstützt CU-ICAR massiv
durch große Investitionen und
so werden zu den Nachbarn
und möglicherweise auch Kunden und Partnern von OZEN
ENGINEERING bekannte Namen
wie BMW, Timken, Zeiss,
Michelin, FEV oder Toyota aber
auch IBM, Microsoft oder Sun
gehören. OZEN plant den ICARStandort in den kommenden
Jahren auszubauen.
www.ozeninc.com
www.cu-icar.com
6
Infoplaner 02/2008
Technologien des Computer Aided Engineering (CAE) tragen heute in vielen Branchen entscheidend zur Verkürzung und Optimierung von Produktentwicklungsprozessen bei. Berechnungen am Computer
ermöglichen es Unternehmen, das Verhalten von Bauteilen, Produkten oder Prozessen unter dem Einfluss verschiedener physikalischer Effekte am Bildschirm zu untersuchen. Dadurch werden nicht nur eine
Vielzahl an zeitintensiven und teuren Versuchsreihen ohne Qualitätsverlust eingespart und optimiert, sondern auch neue Innovationspotenziale genutzt.
Auf diesem Gebiet unterstützt CADFEM
Anwender aus Industrie und Forschung seit
1985. Mit Software, Rat und Tat. Und mit
Erfolg: Was damals von zwei Ingenieuren
in der Nähe von München begonnen wurde, hat sich zu mehreren Unternehmen mit
dem Namen CADFEM mit rund 150 Mitarbeitern entwickelt.
Deren Know-how trägt entscheidend dazu bei, dass CADFEM, nach wie vor inhabergeführt, heute zu den führenden Anbietern von Software und Ingenieurdienstleistungen im Bereich CAE gehört.
Über Beteiligungen an jungen Firmen sowie einem weltweiten Partnernetzwerk haben CADFEM Kunden darüber hinaus direkten Zugang zu einem einzigartigen Fundus an CAE-Lösungen und CAE-Expertise.
Soft- und Hardwarevertrieb
Um die Hauptprodukte ANSYS und
LS-DYNA bietet CADFEM ein Portfolio aus
leistungsfähigen ergänzenden Softwarelösungen an. Für alle Produkte gilt, dass
der Kunde bei CADFEM ein adäquates Serviceangebot und kompetente Ansprechpartner findet. Als Partner namhafter Hardware-Hersteller kann CADFEM auch fertig
konfigurierte Komplettlösungen aus Software und Hardware anbieten.
Seminare und Support
Zuverlässiger und kompetenter Anwendersupport und ein breit gefächertes Seminarangebot zu ANSYS, LS-DYNA, den
anderen Softwareprodukten sowie ein softwareunabhängiges Weiterbildungsprogramm (CAE Wissen, CAE Masterstudiengang) zeichnen den CADFEM Service aus.
Consulting CAE und Entwicklung
Berechnungsingenieure mit fundiertem
Fachwissen und großer Erfahrung in unterschiedlichsten Disziplinen bilden ein kompetentes Team für Consulting-Projekte.
Direkter interdisziplinärer Austausch und
eine erstklassige Infrastruktur aus Software
und Hardware gewährleisten eine effiziente
Bearbeitung. Das CADFEM Team aus programmier- und FEM-erfahrenen Ingenieuren entwickelt branchen- und kundenspezifische Lösungen – auch, aber nicht nur
auf der Basis von ANSYS Workbench.
CADFEM in Stuttgart
zieht um
Anfang September bezieht die
Stuttgarter Geschäftsstelle von
CADFEM neue, größere Büroräume.
Die Geschäftsstelle bleibt in Leinfelden-Echterdingen, ist dann aber mit
einem ausreichenden Parkplatzangebot in der Leinfelder Str. 60 zu
finden.
Neue Adresse
CADFEM GmbH,
Geschäftsstelle Stuttgart
Leinfelder Str. 60
70771 Leinfelden-Echterdingen
Tel. +49 (0) 711-99 07 45-0
CADFEM
• ANSYS Competence Center FEM
Seit Unternehmensgründung 1985
ist CADFEM enger Partner von ANSYS
in Zentraleuropa. Als ANSYS Competence Center FEM vertreibt CADFEM
ANSYS Software und erbringt alle produktbegleitenden Dienstleistungen mit
Schwerpunkt Strukturmechanik, Elektronik und Multiphysik.
Dies erfolgt in direkter Zusammenarbeit mit der ANSYS Germany GmbH,
die mit dem Fokus auf die Programme
ANSYS CFX und FLUENT den Bereich
der High-End Strömungsmechanik abdeckt.
• Komplementäre CAE-Software
CADFEM steht für ANSYS in Zentraleuropa – und für weitere Produkte, die
das ANSYS Angebot gezielt ergänzen.
CADFEM Kunden profitieren zusätzlich
von ausgesuchten komplementären
Softwarelösungen, z.B:
· Explizite Lösungen: LS-DYNA &
ANSYS AUTODYN
· Blechbauteilentwicklung:
FTI Forming Suite
· Optimierung & Robustheitsbewertung: optiSLang
· Materialdesign: DIGIMAT,
MaterialStudio
· Composites: ESAComp
· Akustik: WAON
· Biomechanik: AnyBody
Zu jeder angebotenen Software erbringt
CADFEM alle produktbegleitenden Dienstleistungen – Beratung, Schulung, Support
und Consulting.
• CADFEM Innovativ: CAE in
neuen Anwendungsgebieten
Mit Investitionen und Ideen adressiert
CADFEM CAE-Anwendungen der Zukunft: Materialdesign durch Simulation, Simulation in der Medizin, verschiedene BMBF-Projekte oder die Entwicklung und Durchführung von CAEMasterstudiengängen sind aktuelle,
praxiserprobte Beispiele.
Neue CADFEM Website
ist online
Der eine oder andere wird es
schon bemerkt haben: Seit Anfang August präsentiert sich
CADFEM mit einem neuen, optisch und inhaltlich überarbeiteten Auftritt im Internet.
www.cadfem.de
CADFEM ist Gründungsmitglied der Tech
Net Alliance (www.technet-alliance.com).
Die Adressen von CADFEM sowie Partnerfirmen, an denen eine Beteiligung besteht,
finden Sie auf der Rückseite dieses Info<<
planers.
CADFEM ist Mitglied im SimTech-Exzellenzcluster Stuttgart
Die Universität Stuttgart war mit SimTech im November 2007 beim Forschungscluster-Wettbewerb erfolgreich, der im Rahmen der Exzellenzinitiative von Bund und
Ländern initiiert wurde. Die Exzellenzcluster werden auf Bundesebene gemeinsam
von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Wissenschaftsrat betreut. Der SimTech-Exzellenzcluster ist zentraler Kern des „Stuttgart Research
Centre for Simulation Technology“ (SRC SimTech), das die Universität Stuttgart bereits im April 2007 mit hochschuleigenen Mitteln eingerichtet hat. SimTech ist ein
Querschnittszentrum und damit ein verbindendes Element zwischen den Fakultäten. Im Cluster werden die vielfältigen Expertisen der Universität Stuttgart auf
dem Gebiet der Simulationstechnologien gebündelt und weiterentwickelt. Damit
soll Stuttgart nachhaltig als international führender Standort auf diesem Gebiet
positioniert werden.
Neben der breit angelegten Grundlagenforschung und dem Lehrbetrieb mit eigenen Studiengängen und Graduiertenschule wird auch der Transfer in die industrielle Anwendung gefördert. Namhafte Firmen, darunter Daimler und Bosch, unterstützen SimTech ideell und finanziell. Im Juli ist CADFEM Mitglied dieses Clusters
geworden.
www.simtech.uni-stuttgart.de
Infoplaner 02/2008
7
ANSYS
Mit ANSYS auf Goldkurs
Der für Profischwimmer entwickelte und im Februar vorgestellte Schwimmanzug Speedo® LZR RACER® hat in
Tests eine beeindruckende Bilanz gezeigt: Siebzehn von insgesamt achtzehn Weltrekorde wurden mit ihm allein bei der FINA Schwimmweltmeisterschaft (25 m) gebrochen, was vermuten lässt, dass der Speedo® LZR
RACER® auch bei den Olympischen Schwimmwettbewerben in Peking im Rampenlicht steht.
ANSYS Software spielte eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung des Schwimmanzugs Speedo® LZR RACER®. ANSYS wurde eingesetzt um die Wasserumströmung
eines Leistungsschwimmers in der ausgestreckten Gleitposition (die direkt im Anschluss nach dem Start und bei jeder Wende eingenommen wird) vorherzusagen. So
konnten die Zonen ermittelt werden, in der
Reibungswiderstand und eine damit verbundene Bremswirkung auftritt.
Außerdem wurden die Simulationsdaten
verwendet, um die bestmögliche Platzierung der speziell dafür entwickelten widerstandsreduzierenden Speedo® LZR RACER®
Elemente auf dem Anzug festzulegen, die
8
Infoplaner 02/2008
diesen negativen Effekten entgegenwirken. Anschließend wurden Simulationen
durchgeführt, um zu belegen dass der
Widerstand tatsächlich effektiv reduziert
wurde und es Athleten erlaubt, schneller
als jemals zuvor zu schwimmen.
ANSYS arbeitete mit Dr. Herve Morvan von
der Universität Nottingham und mit Optimal Solutions an der Durchführung der
Strömungssimulationen (CFD), mit denen
der Speedo® LZR RACER® optimiert wurde.
Speedo wird bereits seit langem als eine
der weltweit führenden Marken in der
<<
Schwimmbekleidung anerkannt.
www.speedo.com
ANSYS
Bilder mit freundlicher Genehmigung von ANSYS, Inc.
Speedo auf dem CADFEM Users’ Meeting vom 22. – 24. Oktober 2008 in Darmstadt
Auf der ANSYS Conference & dem 26. CADFEM Users’ Meeting gibt Jason Rance von Aqualab, dem R&D Zentrum von
Speedo, einen Einblick in die Vorgehensweise zur rechnerischen Optimierung des Speedo® LZR RACER® mit ANSYS.
Freitag, 24. Oktober, Abschlussplenum, ab 13:00 Uhr
➔ www.usersmeeting.com
Infoplaner 02/2008
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ANSYS
ANSYS Software
ANSYS bietet Spitzentechnologie für die rechnerische Simulation auf der Basis von ein und demselben
Datenmodell in einer einheitlichen Benutzerumgebung für praktisch alle Physiken. Skalierbar auf die individuellen Anforderungen des Anwenders kann ANSYS flexibel in vorhandene Entwicklungsinfrastrukturen
integriert und insbesondere an die CAD-Welt nahtlos angebunden werden.
ANSYS
Simulationstechnologie
• Einzigartige Anwendungsbreite
· Implizite und explizite Strukturmechanik
· Strömungsmechanik
· Temperaturfelder
· Elektronik
· Elektromagnetik
• Umfassende Funktionalität innerhalb jeder Physik
• Multiphysik: Direkte Kopplungsmöglichkeiten
• Skalierbarkeit nach individuellen
Anforderungen: Von konstruktionsnah bis High-End
• Offenheit und Flexibilität zur vertikalen Integration und Kopplung
mit anderen CAE-Systemen
• ANSYS EKM: Verwaltung und Archivierung von Simulationsdaten
und -prozessen
10
Infoplaner 02/2008
Bereits seit 1970 – und damit als eines der
ersten kommerziellen Programme auf dem
Markt – hat ANSYS seine Technologien und
seinen Marktanteil kontinuierlich ausgebaut und ist heute als unabhängiges Unternehmen der weltweit führende Anbieter
von Simulationstechnologie für den Produktentstehungsprozess.
ANSYS Software ist weltweit
• mit über 13.000 Kunden
• mit über 200.000 kommerziellen
Installationen und
• mit über 200.000 HochschulInstallationen
die am häufigsten genutzte Simulationssoftware für Forschung und Entwicklung.
ANSYS Software ist nicht starr, sondern sie
kann branchen-, unternehmens- oder anwenderspezifisch angepasst, erweitert oder
mit komplementären Lösungen gekoppelt
werden.
Simulation Driven Product Development
Eine einheitliche Benutzerumgebung, aus
der heraus anhand ein und desselben Datenmodells das Verhalten des künftigen Produktes unter der Einwirkung unterschiedlicher physikalischer Effekte analysiert werden kann – das ist ANSYS Workbench. Den
Grad an Automatisierung, den Umfang an
Funktionalität, die Detailliertheit der Berechnung – alles dies bestimmt der Anwender selbst.
Das prädestiniert ANSYS Workbench als
Unternehmenslösung: Für unterschiedliche
Herausforderungen, von der konstruktionsnahen Bauteil-Überschlagsrechnung
bis zur komplexen gekoppelten High-End
Berechnung quer durch alle Physiken, besteht eine einheitliche Datenbasis und damit
Durchgängigkeit im Sinne einer hochmodernen simulationsgetriebenen Produktentwicklung. Seit 2008 bietet ANSYS
zudem mit EKM ein System für das effiziente Simulationsdatenmanagement. <<
ANSYS
ANSYS in der Sanitärtechnik: Jede Brause muss bei Hansgrohe die internen und externen Normen erfüllen, dazu zählt neben
hydraulischen und Dichtheitsanforderungen auch der statische Lastfall, der mit ANSYS Workbench analysiert wurde. Dabei setzt
Hansgrohe zur internen Produktfreigabe die fast zweifache Last an, wie sie in der DIN-EN Anforderung zur Erreichung der Zulassungskriterien definiert wird. (Bilder: Hansgrohe)
Simulationsdatenmanagement: ANSYS EKM
!
| Informationstage
Elektronik/Mechatronik:
Nichtlineare Strukturmechanik:
ANSYS Informationstage
ANSYS Informationstage
Die technischen Informationstage „Simula-
Schrauben, Lager, Dichtungen sind Beispiele
tion in der Elektronik/Mechatronik“ im
für Konstruktionselemente, deren Berech-
Herbst geben Entwicklern aus der Elektro-
nung einen nichtlinearen FE-Solver voraus-
und Elektronikindustrie einen Überblick
setzen. Dies stellt ANSYS in Verbindung mit
über das Simulationsspektrum von ANSYS.
der hochproduktiven Workbench-Umge-
Die Veranstaltung rückt die besonderen
bung zur Verfügung. Diese technischen
Anforderungen dieser Branche in den
Informationstage vermitteln einen umfas-
Mittelpunkt. Ein Schwerpunkt liegt dabei
senden Überblick über das Spektrum von
im Bereich der elektronischen Kühlung und
ANSYS in der nichtlinearen Strukturmecha-
dem thermischen Management. Daneben
nik. Neben der Technologie und dem Work-
werden strukturmechanische, elektro-
flow wird speziell auf Aspekte wie Vernet-
magnetische und strömungsmechanische
zung, Rechenzeit und Ergebnisverifikation
Anwendungen – inklusive der Kopplung
eingegangen.
verschiedener physikalischer Phänomene –
behandelt. An praktischen Beispielen mit
Information und Anmeldung
Live-Demonstrationen der Software werden
www.cadfem.de/nichtlineartage
die Vorgehensweise und die Möglichkeiten
der Simulation im Entwicklungsprozess
gezeigt.
ANSYS Engineering Knowledge Management (EKM) ist eine neue webbasierte Lösung von ANSYS zum
umfassenden Management von
Simulationsdaten, -prozessen und
-wissen im Unternehmen. Das offene System deckt alle Aspekte der
Datensicherung, Nachvollziehbarkeit, Prozessautomatisierung, des
Datenaustauschs und der Erfassung
des Ingenieurwissens ab. CADFEM
hat die ersten Versionen von ANSYS
EKM getestet. Erfahrungen sowie
nähere Informationen zu EKM,
das sehr präzise an unternehmensspezifische Anforderungen angepasst werden kann, geben wir interessierten ANSYS Anwendern gerne
weiter.
Ansprechpartner zu ANSYS EKM
Gerhard Zelder, CADFEM Grafing
Tel. +49 (0) 80 92-70 05-87
www.cadfem.de/elektroniktage
Infoplaner 02/2008
11
ANSYS
CADFEM
Bereits seit Mitte der 80er Jahre deckt CADFEM das gesamte Spektrum der ANSYS Programmfamilie mit
Software, Support, Seminaren und komplementären Leistungen ab. Als ANSYS Competence Center FEM in
Zentraleuropa liegt ein besonderer Schwerpunkt bei den Mechanik, Temperaturfelder-, Elektronik- und Multiphysik-Anwendungen. Ein CADFEM Team aus über 100 Ingenieuren mit fundiertem ANSYS Hintergrund
unterstützt den effizienten Einsatz von ANSYS.
Als ANSYS Competence Center FEM bietet CADFEM:
• ANSYS Software
Alle kommerziellen Programmpakete der ANSYS Multiphysics Software Suite –
von konstruktionsnah bis High-End
• ANSYS Support
Gesicherte und kompetente Anwenderunterstützung zu allen ANSYS Anwendungen
• ANSYS Seminare
Ein umfassendes Aus- und Weiterbildungsangebot rund um die professionelle
Anwendung von ANSYS
• ANSYS Consulting CAE
Die Expertise des CADFEM Consulting-Teams deckt praktisch alle Bereiche der
numerischen Simulation ab.
• ANSYS Customization
Branchen-, firmen- oder anwenderspezifische Anpassungen und Erweiterungen
der ANSYS Software.
• ANSYS Academic Software
Alle Programmpakete für Lern-, Lehr- und Forschungszwecke
i
| Information
Ansprechpartner ANSYS Software
Deutschland
Dr.-Ing. Jürgen Vogt
Tel. +49 (0) 80 92-70 05-19
Schweiz
Markus Dutly
Tel. +41 (0) 52-3 68 01-02
Österreich
Marc Brandenberger
Tel. +43 (0) 1-5 87 70 73-10
12
Infoplaner 02/2008
ANSYS
ANSYS in der Antriebstechnik: Die Marktanforderungen des Einphasenwechselstrommotors der Firma Elektromotorenwerk
Grünhain verlangen ein leises Betriebsgeräusch. Durch eine Kopplung von elektromechanischer, strukturdynamischer (ANSYS Multiphysics) und akustischer Analyse (WAON) wurde das Geräuschverhalten vom CADFEM Consulting CAE-Team simuliert. Dadurch
konnten Modifikationsvorschläge abgeleitet werden, die zu einer Absenkung des Geräuschpegels um 18 dB geführt haben.
(Bilder: Elektromotorenwerk Grünhain)
ANSYS & Akustik: WAON
ANSYS kann um kundenindividuelle
Lösungen erweitert werden. Diese
programmiertechnischen Anpassungen bietet CADFEM im Geschäftsbereich Entwicklung an. Bei den meisten Projekten geht es um ANSYS
Workbench, weshalb innerhalb des
Entwicklungsbereichs ein „Workbench Customization Team“ gebildet wurde. Aber auch die Anpassung anderer Produkte wie z.B.
ANSYS Classic oder LS-DYNA wird
von den CADFEM Entwicklern
abgedeckt.
WAON ist ein vollständiges Paket
mit komfortablen Funktionen rund
um die Durchführung akustischer
Analysen. Die Solvertechnologie Fast
Multipole Algorithm (FMA) ermöglicht auch aufwändige Akustikberechnungen auf einem Standard-PC.
WAON ist bei geringerem Speicherbedarf wesentlich schneller als herkömmliche Methoden wie die Boundary Element Methode (BEM). Über
eine direkte Schnittstelle zu ANSYS
lassen sich Geometrien und Ergebnisse aus vorangegangenen strukturmechanischen Berechnungen
direkt aus ANSYS in WAON einlesen
und dort weiterverarbeiten.
Ansprechpartner
Entwicklung/Customization
Stefan Gotthold
CADFEM Berlin
Tel. +49 (0) 30-4 75 96-24
Ansprechpartner
WAON und Akustik
Dr.-Ing. Marold Moosrainer,
CADFEM Grafing
Tel. +49 (0) 80 92-70 05-45
Entwicklung und Customization
!
| Informationstag
FEM für CAD: ANSYS Designer Tools
ANSYS DesignSpace und ANSYS Professional NLS sind Programmpakete, die gezielt
auf die Anforderungen der CAD-nahen,
konstruktionsbegleitenden Berechnung
durch den 3D-CAD Anwender ausgelegt
sind. Werden intern oder extern Berechnungen mit weitergehenden ANSYS Lösungen
durchgeführt oder ist mittelfristig ein Ausbau der Simulation geplant, ist die Datendurchgängigkeit und die einheitliche Benutzerumgebung der ANSYS Workbench ein
herausragender Vorteil.
Im Herbst finden in vielen Städten und speziell für Interessierte aus der Konstruktion
die Informationstage „FEM für CAD“ statt
www.cadfem.de/fem-cad
Infoplaner 02/2008
13
Weiterbildung
Expertenseminare zur Simulation
ausgewählter Materialien
Hochkomplexes Materialverhalten wird verstärkt mittels numerischer Methoden simuliert. Der Umgang mit
unterschiedlichsten Materialien und deren richtige numerische Abbildung erfordern fundiertes Detailwissen.
Die Expertenseminare aus der Rubrik „Simulation ausgewählter Materialien“ liefern genau dieses Wissen.
!
| Seminarhinweise
Schulungsberatung
Kunststoffe und ihre Berechnung
Modellierung und Berechnung
30.10.08 – 31.10.08 in Hannover
von Klebeverbindungen
Referent: Dr.-Ing. Armin Fritsch
24.11.08 – 25.11.08 in Grafing
• Mechanische Eigenschaften
Referent: Dr.-Ing. Ansgar Polley
von Kunststoffen
• Materialmodelle für unterschiedliche
Anwendungsbereiche
• Methoden zur Berücksichtigung
des Temperatureinflusses
• Berechnungsdurchführung und
Lösungseinstellungen
• Materialparameterbestimmung
und Curve Fitting
• Einführung in die Klebtechnik
• Berechnung einfach überlappter
Klebeverbindungen
• Modellierung von Klebeverbindungen
Als ANSYS Competence Center FEM
bietet CADFEM ein umfassendes
Aus- und Weiterbildungsangebot
rund um ANSYS. Ergänzt wird es
um Seminare zu LS-DYNA und weiteren komplementären Programmen
sowie softwareunabhängigen Themen.
• Berücksichtigung der Aushärtung
• Berechnung von Eigenspannungen
und Verzug in Klebeverbindungen
• Kriechen und viskoelastisches Materialverhalten
Deutschland
Marc Vidal
Tel. +49 (0)8092-7005-18
• Berechnungssteuerung und PostBerechnung von Gummi- und
processing
Schaumstoffbauteilen
• Umsetzung neuer Forschungsergebnisse
09.09.08 – 10.09.08 in Grafing
• Ansätze zur Modellierung von
Referent: Dr.-Ing. Armin Fritsch
Klebstoffversagen
Schweiz
Markus Dutly
Tel. +41 (0)52-36801-04
• Einführung in die Mechanik der Elastomere
• Elementtechnologie und Modellvorbereitung
• Besonderheiten in der Berechnungsdurchführung
• Neuvernetzung (Rezoning)
• Materialparameterbestimmung und
Curve Fitting
• Hyperelastische Berechnungen
in Workbench
!
Materialmodelle in ANSYS –
Grundlagen und Anwendung
16.12.08 – 17.12.08 in Stuttgart
Referent: Thomas Nelson
• Überblick über verschiedene nicht-
Österreich
Marc Brandenberger
Tel. +43 (0)1-5877073-10
E-Mail
[email protected]
lineare Materialklassen
• Hyperelastisches Materialverhalten
www.cadfem.de/seminare
• Elastoplastisches Materialverhalten
• Viskoelastisches Materialverhalten
• Viskoplastisches Materialverhalten
| Hinweis
Umfassende Information zum Thema Materialdesign und Materialmodellierung finden Sie auf den Seiten 28 – 38 und 42 – 45.
Seminarreihe Experten für Experten
Im Frühjahr 2008 wurden ausgesuchte Seminare für fortgeschrittene Berechnungsexperten erstmals in der Reihe „Experten für
Experten“ zusammengefasst und angekündigt. Die Resonanz darauf war überwältigend. Im Herbst werden die Expertenseminare fortgesetzt.
Information und Anmeldung: www.cadfem.de/expertenseminare
14
Infoplaner 02/2008
CADFEM
CADFEM Consulting CAE
Neben der Software und allen begleitenden Dienstleistungen gehört auch die Auftragsberechnung zum
Gesamtangebot des ANSYS Competence Centers FEM von CADFEM. Zum Einsatz kommen vor allem ANSYS
und LS-DYNA und bei Bedarf geeignete komplementäre Lösungen. Die Expertise des CADFEM ConsultingTeams deckt praktisch alle Bereiche der numerischen Simulation ab.
Beispiel CADFEM Referenzprojekt zum
Traglastverhalten dünnwandiger Strukturen: Ermittlung des Beulverhaltens
und der Traglasten eines Teleskopauslegers einer Hubarbeitsbühne
Bis zu 100 m Arbeitshöhe erreichen die
weltweit bekannten STEIGER® der Firma
Ruthmann GmbH & Co. KG. Die Profilquerschnitte solcher Teleskop-Bühnen stellen dabei in der Regel eine Kombination
aus Kasten- und Rundprofilen mit veränderlichen Wanddicken dar. Aufgrund der
Abmessungen und der Belastungen spielt
in der Traglastberechnung dieser Konstruktionen das Beulverhalten eine wesentliche Rolle. Da jedoch die Profile nur
schwer auf geometrisch eindeutige Formen wie die Kreiszylinderschale zurückführbar sind, ist eine analytische Lösung
nur bedingt möglich.
Zudem gilt es in der Auslegung solcher
Geräte mehrere Lastfälle und Lastkombinationen zu berücksichtigen.
Bei der Traglastberechnung dünnwandiger
Strukturen ist die Wahl einer geeigneten
Imperfektion ein wichtiger Punkt in der Berechnung. Für die Bestimmung einer geeigneten Imperfektion wird im Allgemeinen eine vorgespannte lineare Beulanalyse vor der eigentlichen Traglastberechnung
durchgeführt. Die berechnete erste Beul-
form der linearen Beulanalyse wird dann
skaliert als Imperfektion auf das System
aufgebracht und die Traglastberechnung
durchgeführt. Die Untersuchungen sind in
Teilsegmente der Gesamtstruktur aufgeteilt, wobei sich die aufgebrachten Lasten
aus den Schnittlasten des Gesamtsystems
ergeben. In der Traglastberechnung wird
neben der geometrischen Nichtlinearität
auch das nichtlineare Materialverhalten und
der nichtlineare Kontakt berücksichtigt.
Mit der FE-Analyse konnten die analytischen Nachweisverfahren für mehrere Lastfälle abgesichert und Geometrievarianten
<<
untersucht werden.
✒|
Autor
Josef Overberg, CADFEM Hannover
i
Bild 2a
| Information
Ansprechpartner
CADFEM Consulting CAE
Deutschland
Dr.-Ing. Marold Moosrainer
Tel. +49 (0) 80 92-70 05-45
Schweiz
Ronni Friedt
Tel. +41 (0) 52-3 68 01-06
Bild 2b
Bild 1: Ruthmann STEIGER® im Einsatz
Bilder 2a und b: Erste Beulform aus vorgespannter linearer
Österreich
Beulanalyse und Verschiebungen in Profilhochachse aus Trag-
Christoph Schlegel
lastberechnung (überhöhte Darstellungen). Bilder mit freund-
Tel. +43 (0) 1-5 87 70 73-11
licher Genehmigung der Ruthmann GmbH & Co. KG
Infoplaner 02/2008
15
ANSYS
Trumpf Austria:
Optimiertes mechanisches Design mit ANSYS
Die Trumpf Maschinen Austria GmbH ist innerhalb der TRUMPF Gruppe das Kompetenzzentrum im Bereich
Biegemaschinen. Vor rund zwei Jahren hat sich Trumpf Austria für ANSYS entschieden und deckt nun mit
einer einzigen Simulationsplattform ein vielfältiges Aufgabenspektrum ab.
Bild 2: Modell des Schwenkbiegewerkzeugs
mit Lasten und Randbedingungen
Bild 3: Prozesssimulation zur Bestimmung
der Belastung
Die Trumpf Maschinen Austria GmbH aus
dem österreichischen Pasching gehört zur
TRUMPF Technologiegruppe mit den Schwerpunkten Werkzeugmaschinen/Elektrowerkzeuge, Lasertechnik/Elektronik und Medizintechnik. In Pasching werden TruBend
Abkantpressen, der TRUMPF BendMaster
und TRUMPF Biegewerkzeuge entwickelt
und produziert. Das Unternehmen ist das
Kompetenzzentrum für den Bereich Biegen innerhalb der TRUMPF Gruppe.
Finite Element Berechnungen haben bei
Trumpf Austria schon seit vielen Jahren ihren
festen Platz in der Produktentwicklung. Allerdings wurden die Berechnungsaufgaben
lange Zeit bei externen Dienstleistern in Auftrag gegeben. Mit der kontinuierlichen
Zunahme an Berechnungen wurde dieser
Weg irgendwann in Frage gestellt, denn er
erwies sich einerseits als zu träge und andererseits als zu teuer. Darüber hinaus kam
man zu der Überzeugung, dass interne
Kompetenz notwendig ist, um das Entwicklungsrisiko zu mindern und nicht einem
externen Partner ausgeliefert zu sein.
Viele verschiedene
Berechnungsaufgaben
In einem ersten Schritt der Evaluation wurde der Simulationsbedarf ermittelt. Dabei
16
Infoplaner 02/2008
Bild 4: Spannungsverteilung im Schwenkbiegewerkzeug
wurde schnell klar, dass es eine Vielzahl an
sehr unterschiedlichen Aufgabenstellungen gab: lineare und nichtlineare Strukturmechanik, Gewichts-Optimierung, Strukturdynamik einschließlich Bewegungssimulationen, Simulation geregelter Systeme und Multiphysik-Phänomene, v.a. gekoppelte Fluid-Struktur-Emag-Aufgaben,
warteten darauf gelöst zu werden.
Von konstruktionsnah bis High-End
Eine weitere Anforderung war, dass Simulationen bei Trumpf nicht nur von einem
Spezialisten durchgeführt werden sollen,
sondern auch von Entwicklern und Konstrukteuren. Die Möglichkeit, diese Simulationsmodelle zu koordinieren und bei Bedarf weiter auszubauen, verlangte also
nach einer Software, die auch im Bereich
der konstruktionsnahen Berechnung eingesetzt werden konnte.
Rentable Investition
Zu einer seriösen Evaluation gehört auch
eine Kostenstudie. Gerade das Management fragt mit Recht nach der Rentabilität,
sprich: dem Return On Investment einer
solchen Anschaffung. Hier konnte aufgezeigt werden, dass der Einsatz einer HighEnd Simulationssoftware sowie die Anstellung eines Berechnungsspezialisten zwar
Bild 5: Optimiertes Design: Spannungsreduktion um 21%
hohe Anfangsinvestitionen erzeugt, der
Kostenvorteil, der sich daraus ergibt – weniger Prototypen, höhere Qualität der Produkte, kürzere Entwicklungszeiten – diese
jedoch um ein Mehrfaches übersteigt.
ANSYS ist Trumpf
Nach einer profunden Evaluation hat sich
die Trumpf Maschinen Austria GmbH Mitte 2006 schließlich für ANSYS entschieden.
Insbesondere die Stärken bei den nichtlinearen Analysen, das umfangreiche Spektrum der Analysemöglichkeiten in den Bereichen Strukturmechanik, Elektronik und
Strömung, die CAD-Integration und die Benutzerfreundlichkeit haben als die „Trümpfe“ von ANSYS den Ausschlag für das von
CADFEM angebotene Programmpaket gegeben.
Mittlerweile wurden zahlreiche Analysen
in den Bereichen Festigkeits- bzw. Betriebsfestigkeitsanalysen, Umformsimulation, Kinematik und Optimierung durchgeführt.
Der Einsatz der Simulation hat inzwischen
dazu geführt, dass sich die Entwicklungszeiten der Produkte signifikant verkürzt haben, dass deutlich weniger Prototypen produziert werden müssen und die Zeit für
Versuche insgesamt wesentlich reduziert
wurde.
ANSYS
Bild 1: Werkzeugmaschinen:
Technologie Biegen
Durch eine vorgeschaltete Prozesssimulation wurden die Belastungen ermittelt, die
während des Biegeprozesses entstehen.
Zusätzlich zu diesen Kräften wirken auf das
Bauteil Schraubenvorspannungen. Diese
Belastungen und entsprechende Randbedingungen wurden auf das FE-Modell übertragen.
Bild 6: Schwenkbiegewerkzeug – wirtschaftlicher Erfolg
und Projektbeurteilung
Anwendungsbeispiel
Schwenkbiegewerkzeug:
Optimierung der Verschraubung
Ein Projekt, an welchem der Nutzen der Simulation aufgezeigt werden kann, ist ein
Schwenkbiegewerkzeug.
Mittels Simulation sollte ein „ideales mechanisches Design“ erreicht werden. Darunter ist zu verstehen, dass keine Sollbruchstellen, d.h. Kerbspannungen, keine
unnötiger Ballast durch unterbelastete
Bereiche und eine möglichst konstante
Spannungsverteilung im Bauteil auftreten
sollen.
Durch diverse Berechnungen verschiedener Geometrien unter Anleihen aus der Bionik konnte so eine Spannungsreduktion
um über 20% erreicht werden. Ein Vergleich mit dem früheren Vorgehen bei der
Entwicklung des Werkzeugs ergab, dass
die Entwicklungskosten und -zeit um 17%
reduziert werden konnten.
Visionen
Ein derart erfolgreicher Einsatz von Simulationssoftware weckt den Bedarf nach
mehr. Die Vision in der Berechnung bei
Trumpf ist daher die virtuelle Maschine: die
Optimierung der gesamten Maschine als
mechatronisches System. Strukturmechanik, Antriebstechnik, Hydraulik, Regelung
und Biegevorgang sollen in einem Simulationsmodell abgebildet werden. Trumpf
Maschinen Austria ist bereit, diese Vision
<<
umzusetzen.
CADFEM (Austria) GmbH
Im Jahr 2005 wurde die
CADFEM (Austria) GmbH mit
Sitz in Wien gegründet. Im
Sommer 2008 beschäftigt das
Unternehmen bereits sieben
Mitarbeiter, die in Zusammenarbeit mit ihren Kollegen aus
Deutschland und der Schweiz,
ANSYS und das ganze CADFEM
Produkt- und Dienstleistungsportfolio in Österreich, Ungarn
und Slowenien anbieten.
www.cadfem.at
✒|
Autor
Autor und Ansprechpartner
Marc Brandenberger,
CADFEM Austria
Tel. +43 (0) 1-5 87 70 73-10
!
| Hinweis
Dieser Beitrag ist in ähnlicher Form in der
Fachzeitschrift Maschinenmarkt Österreich,
Ausgabe April 2008, erschienen.
❑
| Bilder
Trumpf Maschinen Austria GmbH
i
Bild 7: Trumpf-Vision
„Die virtuelle Maschine“
| Information
Informationen zu Trumpf Austria
www.at.trumpf.com
Infoplaner 02/2008
17
ANSYS
ANSYS CFD in der Messtechnik:
Das Auge im System
Nach dem Zahnradprinzip konstruierte Volumensensoren für Flüssigkeiten sind vielfältig einsetzbar, zuverlässig und hochgenau. Ihr einziges Manko: Konstruktionsbedingte Betriebsgeräusche und zum Teil hohe
Druckverluste. Diese Zeiten sind nun endgültig vorbei. VSE Volumentechnik zeigt wie es geht. Das Unternehmen optimierte seine Messgeräte mit FLUENT von ANSYS.
Strömungsmessgeräte finden in verschiedensten industriellen Gebieten Anwendung. Sie kommen in Flugzeugen, Schiffen, medizinischen Geräten, Automobilen, im Haushalt, bei der Energieerzeugung, in der Verfahrenstechnik und in fast
allen technischen Apparaten und Anlagen zum Einsatz. Um einen reibungslosen
und sicheren Betrieb zu ermöglichen, müssen die Messgeräte höchste Anforderungen erfüllen, robust und zuverlässig sein
und genaue Informationen liefern. Sie
messen direkt oder indirekt Strömungsgrößen wie Geschwindigkeit, Druck, Temperatur, Durchflussmenge usw. und basieren auf unterschiedlichen physikalischen
Prinzipien.
Ein sehr bekanntes strömungstechnisches
Prinzip, auf das auch VSE Volumentechnik
in Neunrade setzt, ist das Verdrängerprinzip. Man denke an Zahnradpumpen bzw.
Verdrängerpumpen, in denen das Medium
durch in sich geschlossene Volumina (Zahnradlücke) gefördert wird. Auch Volumensensoren für Flüssigkeiten funktionieren so.
Als Messwerk dient in diesem Fall ein im
Gehäuse sehr präzise eingepasstes Zahnradpaar, das vom Fluid angetrieben wird.
Ein Signalaufnehmer-System erfasst berührungslos die Drehung des Messwerks
und wandelt sie in digitale Impulse um. Die
innerhalb einer Messwerksdrehung um eine Zahnteilung durchgesetzte Flüssigkeitsmenge bildet das Messvolumen pro
Impuls, die Ausgangsfrequenz entspricht
dem Durchfluss.
CFD „sieht“ alles
Das Messprinzip hat allerdings auch Nachteile. Prinzipbedingt kann es bei hohen
Durchflüssen zu starker Geräuschentwicklung und hohen Druckverlusten speziell bei
hochviskosen Medien kommen. Dies stört
nicht nur das Personal, sondern führt zu
18
Infoplaner 02/2008
erhöhtem Verschleiß bis hin zur Zerstörung
der Lagerung. Das Problem: Die Ursachen
der Geräuschentwicklung lassen sich mit
traditionellen Messtechniken nur sehr begrenzt ermitteln. Was tun? Der Helfer in
der Not: Die numerische Strömungssimulation. VSE Volumentechnik entschied sich
für das ANSYS CFD-Programm FLUENT und
die Dynamic Mesh (DM) Methode. Die Herausforderung: Strömungsverhältnisse,
Drücke und alle strömungsrelevanten
Größen sollten komplett in 3D und instationär gerechnet werden.
Dazu wurden im ersten Schritt die Geometrie des Volumensensors in Form einer
CAD-Datei eingelesen. Das Strömungsvolumen wurde geometrisch generiert und
ein für die Dynamic Mesh Methode geeignetes numerisches Netz erzeugt. Dieses
mina zwischen den Zahnrädern jedes kleine Zeit- oder Winkelinkrement wiederholt
bis das Zahnradpaar eine volle Umdrehung
zurückgelegt hat. Während der Rotationsbewegung, wird das Volumennetz geometrisch verzerrt. Wenn die Verzerrung des
Netzes nach einem Zeitschritt unter einem
bestimmten Grenzwert liegt, geht das
Programm zur Berechnung des nächsten
Zeitschritts über. Andernfalls löscht es das
Volumennetz automatisch und erzeugt ein
besser angepasstes Netz im gesamten Strömungsgebiet des Volumensensors. Dies
erfolgt voll automatisch während der numerischen Iterationen, ohne Eingriff des
Simulationsingenieurs und in Abhängigkeit der momentanen Netzgüte. Um die
Rechnung zu beschleunigen und einen
stabilen Simulationsverlauf zu gewährleisten, passt die Software das Zeitinkrement
Bild 2: Die vernetzte Geometrie des Volumenstrommessgerätes
Bild 3: Darstellung der Druckverteilung an den Modellwänden
erste Netz wird nach Simulationsanforderung in FLUENT automatisch während der
Simulationsrechnung angepasst und neu
generiert.
laufend automatisch während der Simulation dynamisch an. Bei jedem Zeitschritt
speichert sie das dazugehörige Netz- und
Ergebnisfile zur späteren Auswertung ab.
Somit gewinnt man verschiedene Animationen für die Zeitverläufe vieler Strömungsgrößen (z. B. Druckverlauf oder Pfadlinien).
Das Design macht’s
Bei der instationären Simulation werden
bei der Berechnung der Strömungsvolu-
ANSYS
Nach der erfolgreichen Berechnung kann der Anwender z.B. die
Verteilung der Strömungsgrößen an verschiedenen Schnittebenen räumlich darstellen, analysieren, Abläufe oder Animation einer bestimmten Prozessgröße wiederholen und daraus Verbesserungsvorschläge ableiten.
3D Spaziergang durchs System
Mit Hilfe von ANSYS CFD konnte VSE Volumentechnik sein Volumenmessgerät vollständig dreidimensional, isotherm, einphasig und instationär simulieren. Dabei
wurde das Fluid als inkompressibel, laminar und newtonisch angenommen. Da die
realen Strömungsverhältnisse trotzdem
noch sehr kompliziert sind, traf man einige Annahmen, die den Simulationsaufwand auf das Notwendigste reduzieren.
Bild 4: Pfadlinien und Wirbelsysteme der Strömung
am Auslass
So blieben alle für die Strömungssimulation wenig relevanten Kräfte unberücksichtigt. Dazu gehören etwa Beschleunigungs- oder Bremseffekt des Zahnradpaars,
Radmasse oder Trägheitseffekte und die
Lagerreibung. Die Reibung und Leckage
zwischen den Stirnflächen der Zahnrädern
und der anliegenden Gehäusewand wur-
den ebenso vernachlässigt.
Die Simulation eröffnet den Zugang zu
einmaligen detaillierten 3D-Kenntnissen
hinsichtlich des Strömungsgeschehens innerhalb des Volumenmessgerätes – instationäre Verteilung der Drücke, Geschwindigkeit, Verweilzeit des Fluids sowie die viskose Erwärmung des Fluids. ANSYS CFD
generiert ebenso dreidimensionale Verläufe
der Fluidelemente (Pfadlinien). Dadurch lassen sich die Rezirkulationsgebiete innerhalb des Volumenmessgerätes erkennen.
Darüber hinaus liefert die Software die
räumliche Verteilung vieler Gradienten und
Kräfte, z. B. Geschwindigkeits- oder Schubspannungsgradienten sowie Reibungskräfte
an den Wänden.
Das Drehmoment der Zahnräder ergibt sich
aus dem Produkt der Oberflächenkräfte
(Druck und Reibung) und dem Hebelarm
(Abstand zur Zahnradachse). Daraus lässt
sich wiederum der Anteil einzelner Zahnradoberflächensegmente am gesamten
Drehmoment berechnen. Die Fläche, die
das größte Drehmoment verursacht, kann
modifiziert werden, um das Drehmoment
bzw. den Druckverlust zu minimieren. Je
kleiner der Druckverlust, desto besser das
Messgerät.
Fazit
Die numerische Simulation des Strömungsgeschehens im Volumenstrommessgerät
hat die Ursachen der Geräuschentwicklung
eindeutig ermittelt und lokalisiert. Dank
der Berechnungen konnte VSE Volumentechnik Vorschläge erarbeiten, die die
Geräusche bzw. Vibrationen reduzieren
und den Druckverlust minimieren. In nächster Zukunft will der Hersteller weitere Be<<
triebseigenschaften optimieren.
ANSYS
Competence Center CFD
Die ANSYS Germany GmbH
mit Standorten in Otterfing,
Darmstadt und Hannover ist
das ANSYS Competence Center
CFD in Deutschland. CADFEM
kooperiert als ANSYS Competence Center FEM eng mit
ANSYS Germany.
www.ansys-germany.com
!
| Seminarhinweis
Simulationswerkzeuge für die Verfahrens-, Energie- und Umwelttechnik
23. September 2008
in Mettman bei Düsseldorf
✒|
Autor
Dr. Mourad Lotfey, ANSYS Germany GmbH
Axel Vedder, VSE Volumentechnik GmbH
!
| Hinweis
Dieser Beitrag ist in ähnlicher Form in der
Fachzeitschrift Verfahrenstechnik, Ausgabe
6/2008, erschienen.
❑
| Bilder
VSE Volumentechnik GmbH
i
| Information
Informationen zu VSE Volumentechnik GmbH
www.vse-flow.com
Infoplaner 02/2008
19
ANSYS
ANSYS and LS-DYNA Academic Application:
Student Roadster
The Student Roadster project started as an idea of five senior students in the year 2000 from the university
course on Design and Mechanics in Ljubljana, Slovenia. The goal was to create a two-seat sports car. In the
years to follow, 40 students worked on state-of-the-art equipment in the Centre for Development Evaluation
to carry out all stages of development, including the type approval for the new vehicle.
The Centre for Development Evaluation
was established at the Faculty for Mechanical Engineering in Ljubljana, as a longterm connection between the Laboratory
for Structure Evaluation LAVEK and the
R&D departments at CIMOS, Hella Lux
Slovenija, TPV, and other partners. They
have linked their achievements in the development of fundamental knowledge to
applicative goals through mutual long-term
contracts, incorporating financial means,
staff and equipment for this purpose.
Fig. 1: Different options of the modular
space-frame in relation to vehicle’s type,
engine and transmission configuration
Fig. 3: Analysis of space-frame’s torsional stiffness
The first main sponsor of the project has
been Peugeot Slovenija by donating a 406,
which has served as a mechanical basis for
the newly developed concept. From 2000
to 2004 the major part of the R&D work
has been carried out by students. The most
important fields of R&D activities have
been: car design, ergonomics, space-frame
design, vehicle’s safety, static and dynamic
analysis, virtual driving simulation and
design and structural analyses of different
new components. In year 2005 the prototype making started and with the start of
the collaboration and sponsorship of important Slovenian companies of the auto-
motive sector in the second half of 2006
the building accelerated and was finished
in November 2007.
Space-frame design
In the R&D process great care has been given to the ergonomics of the passenger
compartment. The study started with a
tape-plan in scale 1:1 with a later mockup to test the working environment of the
vehicle. All findings were translated in the
3D model in CATIA V5 together with all
other subassemblies to form the final
package (Fig. 2). Overall the greatest novelty is an innovative modular, simple to
build and cost effective space-frame. This
has been achieved with a modular concept
dividing the space-frame in three basic
parts: the front part, the central part and
the rear part (Fig. 1).
The central part is designed so that it can
be easily modified for different vehicle’s
configurations from a 2 seat FWD roadster
to a 2+2 RWD coupe. The space-frame
is build of construction steel and simply
formed steel plates in combination with
standard thin-walled tubes. Most of the
space-frame is welded while some parts
are riveted and glued. The main challenge
has been to obtain a high torsional stiffness with a low overall weight. This has
been achieved by optimizing the structure
with 84 different versions.
Development evaluation
FEA was one of the crucial steps in the R&D
process as different tests (i.e. crash tests)
on a unique prototype cannot be performed. In this process most of linear analyses were carried out in CATIA V5, some of
them also in ANSYS. Complex non-linear
analyses and crash test simulations were
carried out in ANSYS and LS-DYNA.
Fig. 4: Frontal crash test with 40% overlap
at time 0.005 seconds
20
Infoplaner 02/2008
ANSYS
Fig. 2:
3D model of the vehicle’s package
elements, while the seam welds with
Beam161 elements. The analysis is currently
under investigation, the partial results taken
at 0.005 seconds are given in (Fig. 4).
Beside the determination of the torsional
(Fig. 3) and bending stiffness also different
driving conditions that might occur were
considered: driving over obstructions,
driving on a road with potholes, starting,
braking and different combinations of these
loadings.
The safety issue is of an increasing importance in the design process of a new vehicle. The safety belts fastenings are one
of the crucial parts and the loads that they
must withstand are defined by legislation.
Non-linear FEA of the attachments were
carried out in order to optimize the structure and fulfil all requirements. Crash tests
are further homologation topics. In the first
step the simulation of the crash test of the
sole front bumper was performed. Afterwards the model was upgraded in order
to perform the frontal crash test of the
whole vehicle according to EuroNCAP specifications.
The model for LS-DYNA analysis is build of
97404 finite elements and 97090 nodes.
The chassis is modelled with Shell 163
Prototype building
The prototype was built in several steps.
At first the 406 was dismantled in order to
obtain all the needed mechanical and
electrical components that were measured,
modelled and entered in the 3D model of
the entire vehicle. The space-frame was
welded with the help of a specifically
developed welding tool that helped to
define the position of the suspension’ and
engine’s fixation points. After all the parts
were assembled on the finished spaceframe, large blocks of polyurethane foam
were fitted to the space-frame and later
machined to the final shape on a CNC
milling machine. The machined foam was
coated with fiberglass, that was also vacuously laminated. In this manner a sandwich construction has been obtained. After
the final preparation of the exterior’s surface it was painted with a special multilayer paint. It is the selection of basic enamels, which contain special pigments and
thus enable special effects with a different
colour shades changing with regard to a
different observation angle.
FISITA World Automotive
Congress 2008
The Student Roadster will be
exhibited at the FISITA World
Automotive Congress, September 14 – 19, 2008 in Munich.
On the »Island of Excellence«
for Vehicle concepts the prototype will be shown with the
whole project presentation.
CADFEM & ANSYS will share
booth No. F3 in the exhibition.
| Additional Information |
✒|
Authors
Uros Rosa; Prof. Dr. Matija Fajdiga,
Prof. Dr. Marko Nagode
University of Ljubljana, Faculty for mecha-
Conclusion
FISITA, the International Federation of
Automotive Engineering Societies, has chosen the Student Roadster project for a set
of five projects of excellence that will be
presented on the FISITA 2008 world automotive congress in Munich. This is a great
honour and recognition of success for
everyone who has taken part in the pro<<
ject.
nical engineering, Centre for development
evaluation
❑
| Pictures
Courtesy of University of Ljubljana
i
| Information
More information about the Student
Roadster
Fig. 5: The final Student Roadster vehicle.
www.studentroadster.com
Infoplaner 02/2008
21
ANSYS
From ANSYS to System Level Simulation:
MOR for ANSYS
MATLAB/Simulink, Mathematica, Python, CASPOC and other system level simulation tools can be linked to
ANSYS by the software MOR for ANSYS. Here is a brief overview about the tool and its value in order to
couple structural and behavioral simulation tasks. The behavior of many manufactured products with complex structures is controlled by embedded electronics. Hence system level simulation is an important part of
the product development. Such simulation includes circuit components combined with models of devices.
Nowadays finite element modeling enjoys
widespread use and natural desire is to employ the FE models directly for system level simulation. This is possible in co-simulation, when different simulation tools are
coupled during a single dynamic simulation. The difficulty is that the FE models are
high dimensional and the integration in
time in this case is just infeasible.
Common practice for system level simulation is to employ a compact or behavioral
device model. Such a model is low-dimensional but it is supposed to approximate the dynamic response with good
accuracy. The big problem along this way
is evident – how one should actually obtain this model.
Model Order Reduction
Thus there is a gap in simulation practice.
On one hand, there is an accurate finite
element model that has been already developed; on the other hand, it is still necessary to invest time and efforts to deve-
lop a behavioral model for system level
simulation. In other words, one should pay
twice: to develop not only a finite element
but also a compact model.
The modern development in mathematics
bridges this gap (see Fig. 1). It allows us to
start from a high dimensional system obtained by finite elements and then automatically generate a low dimensional approximation. The dimension of a reduced
model is controlled by the approximation
error specified by the user. In this article
the software MOR for ANSYS [1] is presented. MOR for ANSYS applies new algorithms directly for ANSYS models.
MOR for ANSYS
MOR for ANSYS reads system matrices
from ANSYS FULL files, runs a model reduction algorithm and then writes reduced matrices out. Typical time for model
reduction is comparable with a couple of
stationary solves for a given problem. The
process of generating full files in Work-
Fig. 1: Model order reduction is an efficient means to enable a system-level simulation. Figure
shows an example of a compact model for an IGBT block [2].
22
Infoplaner 02/2008
bench is automated through scripting. The
reduced matrices can be read directly in
MATLAB/Simulink, Mathematica, Python,
CASPOC and other system level simulation
tools. It is also possible to write them down
as templates for the use in Saber MAST,
VerilogA and VHDL-AMS.
Thermal Models
We start with an electro-thermal simulation of an IGBT in a hybrid vehicle (see
Fig. 1) [2]. An electrical model of the IGBT
depends on temperature and the latter
should be available during system level
simulation. An IGBT module shown in the
middle of Fig. 1 contains three DCPs with
12 IGBTs and 18 diodes, which define 30
heat sources. With the finite element model
in ANSYS one obtains accurate temperature distribution that also takes into account
thermal cross talk. MOR for ANSYS generates small matrices and one uses them in
CASPOC for electro-thermal simulation [2].
Examples with electrothermal MEMS devices are available in the book [3] and in
Fig. 2: Dynamic compact thermal model of a package [4].
Figure shows a stationary solution, a block scheme for system level simulation, fragments of the
implementation in VerilogA and results at the system level.
ANSYS
➔|
Sources
[1] MOR for ANSYS,
http://ModelReduction.com.
[2] A. Dehbi, W. Wondrak, E. B. Rudnyi,
U. Killat, P. van Duijsen. Efficient Electrothermal Simulation of Power Electronics
for Hybrid Electric Vehicle. Eurosime 2008.
[3] T. Bechtold, E. B. Rudnyi, J. G. Korvink.
Fast Simulation of Electro-Thermal MEMS:
Efficient Dynamic Compact Models,
Springer 2006, ISBN: 978-3-540-34612-8.
[4] A. Augustin, T. Hauck. Transient Thermal
Compact Models for Circuit Simulation.
Fig. 2 there is an example of a package
from Freescale [4] where system level simulation has been performed in VerilogA.
Applications for Structure, Acoustics
and Optimization
MOR for ANSYS is also applicable for structural models. Fig 3 shows as an example a
harmonic simulation for the Tool Center
Point of a machining center developed at
ETH Zurich and the vision of IWF/inspire at
ETH on how a model reduction will be used
to develop a machining tool.
It was already mentioned that the model
reduction process with MOR for ANSYS is
much faster than a dynamic simulation in
ANSYS with the original model. This way
it is possible to use MOR for ANSYS as a
fast solver for transient or harmonic simulation. Let us consider a model developed
at Voith Siemens Hydro Power Generation
(see Fig 4). The goal of the simulation is to
study the dynamic excitation of turbine rotors by rotating pressure field caused by
rotor-stator interaction. A reduced model
of dimension 100 approximates very accurately the harmonic response of the original ANSYS model. However, the time to
generate the reduced model and to make
a harmonic simulation with it is orders of
magnitude faster than to perform a harmonic response simulation in ANSYS.
Paper 2.5.3. 24th CADFEM Users’ Meeting
2006.
[5] J. S. Han, E. B. Rudnyi, J. G. Korvink.
Efficient optimization of transient dynamic
problems in MEMS devices using model
order reduction. Journal of Micromechanics
and Microengineering 2005, v. 15, N 4,
p. 822-832.
[6] R. S. Puri. Krylov Subspace Based Direct
This allows us to employ model reduction
as a fast solver in the optimization process.
The use of MOR for ANSYS for the optimization of an accelerometer is documented in [5] and for structural acoustic optimization to improve acoustic characteristics of a vehicle (NVH – Noise, Vibration,
Harshness) in [6].
Projection Techniques for Low Frequency,
Fully Coupled, Structural Acoustic Analysis
and Optimization. PhD Thesis, 2008, Oxford
Brookes University.
✒|
Authors
Author and Contact Person
Dr. Evgeny Rudnyi, CADFEM GmbH Grafing
Finally it should be mentioned that MOR
for ANSYS is applicable for any linear model developed in ANSYS either as a tool to
automatically generate a compact dynamic model for system level simulation or a
<<
fast solver for dynamic simulation.
Fig. 3: Harmonic response of the Tool Center Pointer for a machining center and a vision of
IWF/inspire at ETH for the use of model reduction to develop a machining tool.
Phone +49 (0) 80 92-70 05-82
i
| Information
More information on MOR for ANSYS
http://ModelReduction.com
Fig. 4: Model reduction for a FSI problem. The figure shows the dynamic excitation of turbine
rotors by rotating pressure field caused by rotor-stator interaction.
Infoplaner 02/2008
23
ANSYS
VirtualWeldShop VWS:
Simulation von Schweißen,
Wärmebehandlung und Verzug
Mit dem VirtualWeldShop (VWS) ist nun eine auf ANSYS aufbauende
modulare Lösung zur Simulation von Schweißen und verwandten
Prozessen verfügbar. Bereitgestellt wird sie vom multidisziplinären
CADFEM Entwicklungsteam aus Berechnungsspezialisten und Programmierern.
VirtualWeldShop (VWS) ist ein Simulationspaket, das von CADFEM basierend auf
ANSYS zur Abbildung von Schmelzschweißprozessen von Metallen und Nichtmetallen entwickelt wurde. Die in VWS verwendeten Werkstoffbeschreibungen treffen auch auf Vorgänge wie Wärmebehandlung, Deformation und Verzug zu. Die
bisherigen Lösungen wurden zu einem modularen System ausgebaut: neben VWS/S
(Schweißen) ist das Modul VWS/T (Wärmequellen) verfügbar. Mit VWS/D (Deformation) ist das dritte Modul für Verzugsvorhersagen in der Entwicklung.
VWS/S: Das Modul für das Schweißen
Mit VWS/S wird der Schweißprozess im
Nahtquerschnitt simuliert. Ziel der Simulation ist die Vorhersage von Verzug, Eigenspannungen, Gefügeverteilung und Härte. Aufbauend auf die CAD-Modelle wird
der Nahtquerschnitt modelliert.
Die Methoden dieses Moduls beinhalten
Gefügeberechnungen nach Leblond oder
Denis. Dehnungsberechnungen sind darüber hinaus mit der STAAZ-Methode möglich. Das Modul VWS/S ist bereits für Berechnungen der Schweißnaht im Detail, für
Wärmebehandlungen und andere Aufga-
VWS/S
benstellungen in vielen Anwendungen erfolgreich im Einsatz.
VWS/T: Das Modul für Temperatur
und Wärmequellen
Mit dem jetzt fertig gestellten Modul
VWS/T wird die Wärmequelle im Simulationsmodell abgebildet. Für Verfahren mit
Lichtbogen, Gasbrenner, Laser, Elektronenstrahl, Reibrühren, Löten oder Sintern
ist die Quellverteilung sehr unterschiedlich.
VWS/T ermöglicht die schnelle und sichere Modellierung angemessener Verteilungen.
Ein Beispiel: In der Praxis zeigen Schliffbilder von Nähten, dass die Schmelzbadform
sehr stark vom Schweißverfahren und den
Verfahrensparametern abhängt. Lichtbogen
und Gasbrenner ergeben einen glockenförmigen Nahtquerschnitt. Mit Elektronenstrahlen und Laserstrahlen resultiert dagegen bei hoher Leistung (Tiefschweißung)
ein tief ins Material eindringendes Schmelzbad.
Die physikalischen Ursachen der Wärmequelle (Gasflamme, Strahlabsorption) werden in einem herkömmlichen FEM-Modell
jedoch nur indirekt als Wirkung der Wärmequelle auf das Temperaturfeld abgebildet. Die Form des resultierenden Schmelzbades ist das Kriterium für die physikalisch
geeignete Verteilung.
ben werden. Diese Funktionen können genau dem aktuellen Schweißverfahren und
den Schweißparametern angepasst werden.
Eine typische Anwendung der Tri-PolygonVerteilung ist das Schweißen mit Elektronenstrahlen, wo die Leistung tief im Material
entlang des Strahles freigesetzt wird.
Über Kombinationen von Verteilungen können gerichtete und diffuse Strahlanteile repräsentiert werden. Eine typische Anwendung dieser Kombination von Verteilungen
sind Kunststoffschweißungen. Je nach Zusammensetzung des Materials kann eine
optische Transparenz eingestellt werden:
Der eine Teil der Wärmequelle ist die Verlustleistung, die diffus vom Auftreffpunkt
des Strahles ausgeht. Ein weiterer Teil der
Verlustleistung wird entlang des Strahlweges durch das Material freigesetzt. Üblicherweise wird darunter das Material des
anderen Nahtufers optisch dicht ausgeführt, so dass an der Grenzfläche der
Hauptanteil der Leistung für das Verschweißen genutzt werden kann.
VWS/D: Das Modul für Deformation
und Verzug
Im praktischen Alltag der Fertigung steht
der Verzug beim Schweißen an erster Stel-
VWS/T
In VWS/T kann gewählt werden unter
- Goldak-Verteilung
- Gauss-Verteilung
- Lasim-Verteilung für Laser-Quellen
- Tri-Polygon-Verteilung
Dabei kann in allen Raumrichtungen eine
allgemeine Verteilungs-Funktion vorgegeBild 2: Schweiß-Simulation mit VWS/S: 5-Lagen-Naht
24
Infoplaner 02/2008
Bild 3: Kombinierte Verteilung
ANSYS
Lösungen von CADFEM für
die Prozesssimulation
Bild 1: Schweißprozesse
können mit VirtualWeldShop (VWS) auf
dem Wege der Simulation gezielt analysiert
und optimiert werden.
le. Bei der Schweißplanung, der Planung
der Nahtfolge, dem Bau der Vorrichtungen
und der Festlegung der Schweißparameter helfen Erfahrung, Vorhalten beim Zuschnitt, Schweißen und Richten. Das Konzept von VWS/D beachtet die Anforderungen der Anwender aus der Fertigung
und unterstützt die Verzugsbeurteilung
durch Simulation.
Ein Beispiel: Als Rahmenkonstruktion aus
dem Nutzfahrzeugbau ist dieser Aufbau
aus Hohlprofilen charakteristisch. Mit einem industriellen Entwicklungspartner –
einem Hersteller aus diesem Bereich – wurden die Arbeitsschritte der Fertigung angepasst:
• die Konstruktion erstellt das CAD-Modell
• die Konstruktion/Entwicklung übernimmt
das CAD-Modell, erstellt das FEM-Netz,
führt Nachweise unter Betriebslasten
durch,
• die Fertigung übernimmt das CAD-Modell, plant Nahtfolge, Vorrichtungen und
Schweißparameter
• und die Fertigung übernimmt das FEMNetz, startet VWS/D, setzt die Schweißparameter ein, führt die Verzugs-Simu-
lation durch und optimiert die Parameter.
Im Vergleich mit Messwerten bestätigte
das Beispiel eine angemessene Genauigkeit der Ergebnisse.
Das VWS/D-Konzept beachtet diese Arbeitsfolge. Grundlage ist das FEM-Netz aus
der Konstruktion/Entwicklung. Die Simulation des Verzugs läuft weitgehend automatisch ab. Die Rechenzeit wird auch für
komplexe Rahmentragwerke nur wenige
Stunden betragen.
Zu den Entwicklungsschwerpunkten bei CADFEM gehört
die Prozesssimulation. Bei diesen Fertigungsprozessabläufen
gilt es, besondere Effekte abzubilden und spezielle Modelle zu
verwenden. Hier setzen die
CADFEM-Lösungen an und ermöglichen effektive Anwendungen, beispielsweise
• VirtualPaintShop (VPS) für
alle Prozesse der Lackierung,
• VirtualPaintShop (VPS)
mit Materialmodellen und
Elementen zur Klebstoffaushärtung,
• VirtualWeldShop (VWS) für
Schweißprozesse und
• Lösungen für Simulationsketten wie Umformen und
Schweißen.
Die Lösungen von CADFEM basieren auf ANSYS bzw. ANSYS
Workbench.
VWS: Das CADFEM-Angebot
Die VWS-Module liefert CADFEM kundenspezifisch im Paket mit VWS-Software,
Schulung, Anwenderunterstützung und individueller Anpassung. Beschreiben Sie uns
Ihren Anwendungsbereich und die Aufgabenstellungen, dann stimmen wir dieses
Paket speziell für Sie darauf ab. Damit werden Nutzen und Kosten mit Ihnen gemeinsam optimiert. Für die Anwendung
von VWS muss ANSYS Multiphysics oder
<<
ANSYS Mechanical lizenziert sein.
!
| Seminarhinweis
Schweißsimulation mit ANSYS
06. – 07. Oktober 2008 in LeinfeldenEchterdingen bei Stuttgart
Dieses Seminar gibt einen Einblick in die
vielfältigen Wechselwirkungen zwischen
Prozess, Werkstoff und Konstruktion und
vermittelt das Know-How für Schweißprozesssimulationen mit ANSYS zur Berechnung von Verzug und Eigenspannungen.
Vorgestellt werden auch die von CADFEM
entwickelten Erweiterungen im VirtualWeldShop (VWS).
VWS/D
VWS/D
✒|
Autor
Andreas Junk, CADFEM GmbH Hannover
Tel. +49 (0) 511-39 06 03-18
Bild 4 und 5: Rahmenkonstruktion und VWS/D Simulationsmodell
Infoplaner 02/2008
25
Das Tadra Projekt
Das Tadra Projekt
www.Tadra.de
Das Tadra Projekt wurde am 9. Dezember
1995 durch Dr. L. Palden Tawo, seiner Frau,
Herrn Yeshe Gonpo Khaser und einigen
Freunden ins Leben gerufen. Palden Tawo
und seine Frau sind 1959 mit ihren Eltern
aus Tibet in die Schweiz geflohen.
Das Projekt hat zum Ziel, die verheerende
Lebenssituation der Waisen- und Straßenkinder in Osttibet sowie ihr völlig unzulängliches Schul- und Gesundheitswesen zu verbessern. Im Rahmen des Projektes werden Kinderdörfer aufgebaut und
finanziert, um Waisenkindern in Tibet ein
familiäres Zuhause zu bieten und ihnen
eine Ausbildung zu ermöglichen.
CADFEM unterstützt das Projekt seit mehreren Jahren durch die Finanzierung eines
eigenen Waisenhauses, dem „CADFEM
House“.
Mitstreiter ist u.a. auch S.K.H. Herzog Eberhard von Württemberg, der sich auch bereit erklärt hat, in unserer Tadra-Stiftung
als stellvertrender Vorsitzender des Stiftungsrates zu wirken. Er ist als solcher gerne bereit, auf Firmenveranstaltungen über
<<
das Projekt zu berichten.
Wir freuen uns über Spenden.
Jeder Cent geht direkt in das Projekt.
Ansprechpartner Tadra-Projekt
Frau Lisa Reiter, [email protected]
Das CADFEM House
26
Infoplaner 02/2008
Das Tadra Projekt
Infoplaner 02/2008
27
Materialdesign
Die Datengrundlage von Werkstoffen entspricht vielfach nicht mehr den immens gewachsenen Anforderungen, die diese heute erfüllen müssen. Neue Simulationstools setzen hier an und ermöglichen die Ermittlung von Parametern im Multiskalenbereich. CADFEM hat in diesem Bereich Kompetenzen aufgebaut und
Programme evaluiert.
Wie verhalten sich Werkstoffe über einen
breiten Temperaturbereich? Welchen Einfluss hat der Wassergehalt in Polymeren
auf die Steifigkeit des Materials? Wie wirken sich lokale Unterschiede in der Kristallinität des Werkstoffes auf das Bauteilverhalten aus? Welche Schritte sind notwendig, um die Mikrostrukturierung von
Materialien (z.B. die lokale Orientierung
von Glasfasern durch die Prozessierung im
Spritzguss) in die Beschreibung eines Bauteiles zu integrieren? Was ist die Ursache
für Versagen in Kompositmaterialien und
wie kann dem entgegen gewirkt werden?
Im innovativen Bereich der Nano-Composites: was sind eigentlich die mechanischen
Eigenschaften von Nanopartikeln (z.B. Kohlenstoff Nanoröhren) und wie wirken sich
diese wirklich auf das Materialverhalten der
Mischung aus?
Oder auch ganz allgemein formuliert: wo bekommt man die Materialparameter her, die
dringend benötigt werden, um überhaupt
erst eine realitätsnahe Beschreibung von
Bauteilen in der FEM ansetzen zu können?
Die Antwort auf diese Frage lautet in der
Regel: von den Materialherstellern. Standardmäßig liefern diese Kenndaten wie z.B.
E-Module, in vielen Fällen sogar für unterschiedliche Belastungsszenarien wie z.B.
variierende Temperaturen. Durch die immer höheren Anforderungen im Bereich
von Materialien übersteigen die Anfragen
an den Hersteller allerdings häufig die vorhandene Datengrundlage. Dann helfen nur
teure Experimente, um die Phänomenologie der Werkstoffe zu untersuchen. Der
Aufwand, der dabei gerade für komplexere Fragestellungen betrieben werden muss,
ist jedoch so hoch, dass aus Experimenten
allein kaum eine flächendeckende Standardversorgung mit Daten möglich ist. Wie
auch für Ingenieursaufgaben in der FEM
genutzt, können hier Simulationen helfen,
fehlende Parameter zu ermitteln.
28
Infoplaner 02/2008
Multiskalen: Die Physik des Materials
Dafür ist ein Umdenken in der Abbildung
von Materialien erforderlich. Die Kontinuumsgesetze der Ingenieurswelt stellen eine
Parametrisierung mathematischer Funktionen zur Beschreibung des beobachte-
Begibt man sich auf eine Reise in die Struktur von Materialien, so wird man aus der
Kontinuumsmechanik kommend stufenweise immer feinere Details entdecken
(Bild 1). Aufgrund der oben genannten Unterschiede in den Skalen erfordert die theo-
Bild 1: Multiskalenansatz für die Simulation von Werkstoffeigenschaften.
ten Werkstoffverhaltens unter verschiedenen Belastungszuständen dar. In dem Sinne erfordern sie von Grund auf ein Experiment, um die entsprechenden Kennwerte ermitteln zu können. Will man nun aber
das Materialverhalten an sich simulieren,
so ist es notwendig, die Ursachen für die
auftretenden Phänomene, nämlich die Physik des Materials, in die Beschreibung zu
integrieren.
Dieser Ansatz wird in der Multiskalensimulation verfolgt. Der Begriff „Multiskalen“ bezieht sich zunächst auf zwei kennzeichnende Achsen, den Raum und die Zeit.
Die Systeme unterscheiden sich also zum
einen strukturell in der Größe ihrer Bestandteile (z.B. Nanopartikel beschrieben
durch Atome) und zum anderen durch ihre Dynamik, also die Dauer der stattfindenden Prozesse (z.B. Diffusion).
retische Beschreibung der einzelnen Stufen unterschiedlichste Ansätze. Dadurch
entsteht eine grobe Unterteilung der Methoden in:
•
•
•
•
Mikroskopische Simulationen
Mesoskopische Simulationen
Nanoskopische Simulationen
Quantenmechanische Simulationen
Materialparameter für
ANSYS und LS-DYNA
Im Rahmen des neuen Themas „Materialdesign durch Simulation“ beschäftigt sich
CADFEM mit der Berechnung von Werkstoffen mittels Multiskalensimulation. Ziel
dieses Themas ist die Bereitstellung von Materialparametern für die FEM Simulation mit
ANSYS oder LS-DYNA. Dabei sollen die
experimentellen Daten durch ergänzende
Simulationen inter- oder extrapoliert wer-
Materialdesign
den, um so Lücken in der vorhandenen
Informationsgrundlage zu schließen. Wichtige Themen sind hier zum Beispiel der Einfluss des Wassergehaltes auf Polymereigenschaften (Interpolation) oder schwer zugängige Temperaturbereiche (Extrapolation).
Eine derartige Aufgabenstellung erfordert
die Kopplung zwischen den Skalen mit verschiedenen Methoden und damit die Erweiterung des vorhandenen Portfolios um
neue Produkte. Seit der zweiten Hälfte des
Jahres 2008 bietet CADFEM eine komplette
Softwarelösung im Bereich der Multiskalensimulation.
Mikroskopische Simulation
mit DIGIMAT von e-Xstream
Das Produkt DIGIMAT der belgischen Firma
e-Xstream Engineering (www.e-xstream.com)
erlaubt Berechnungen auf der mikroskopischen Skala. Die Software bietet dabei
nicht nur Möglichkeiten zur detaillierten
Beschreibung von Kompositmaterialien.
Die makroskopischen Eigenschaften dieser
Werkstoffe können darüber hinaus in einer
Schnittstellenfunktion direkt als Materialgesetze in ANSYS und LS-DYNA verwen-
det werden. Auf diese Weise finden mikrostrukturelle Informationen wie die Faserorientierung aus der Spritzgusssimulation Eingang in die strukturmechanische
Berechnung. Als direktes Resultat können
die Auswirkungen von Herstellungsprozessen in der Bauteilsimulation berücksichtigt werden. (Auf der nächsten Seite
stellen wir DIGIMAT ausführlich vor).
Mesoskopische Simulation mit
MATERIAL STUDIO von accelrys
Die Software Material Studio von accelrys
(www.accelrys.com) bietet entlang des gesamten Multiskalenansatzes von der mesoskopischen Simulation bis hinunter in die
Quantenmechanik individuelle Lösungen
für die unterschiedlichsten Fragestellungen. Auf der mesoskopischen Skala kann
zum Beispiel die freie Dynamik von Mischungen untersucht und deren Zusammensetzung im Gleichgewicht bestimmt
werden. Wandert man herab bis in den
atomaren Bereich (nanoskopische oder sogar quantenmechanische Skala), so wird
der E-Modul von Materialien einer direkten Berechnung zugängig. Dieser fundamentale Kennwert aus der Ingenieurswelt
- „Coarse Graining“
- Phasenverhalten
-> Morphology (Polymere)
- Diffusion
kann nicht nur für verschiedene physikalische Umgebungen (Temperatur, Druck etc.)
beschrieben, sondern sogar in Abhängigkeit der Materialzusammensetzung bestimmt werden. Eine mögliche Information
ist hier zum Beispiel die Schwächung eines
Materials durch diffundierende Fremdsubstanzen. Eine derartige Beschreibung ist
auf der Basis einer rein kontinuumsmechanischen Behandlung von Werkstoffen
nicht möglich. Die Wichtigkeit einer solchen Information ist jedoch nicht zu unterschätzen, gerade wenn es um die Auslegung und Belastung von Bauteilen in rea<<
len Umgebungen geht.
Materialdesign durch
Simulation auf dem
CADFEM Users´ Meeting
2008
Das diesjährige CADFEM Users’
Meeting vom 22. – 24. Oktober
in Darmstadt bietet in mehreren
Vortragsblöcken ein umfassendes technisches Informationsangebot zum Thema Material
& Simulation.
✒|
Autor
Dr. Jan Sehnert, CADFEM Grafing
Tel. +49 (0) 80 92-70 05-86
Bild 2: Mesoskopische Simulationen: Dynamisches Verhalten gemischter Systeme
Infoplaner 02/2008
29
Materialdesign
Nichtlinear Anisotrope Modellierung
von Composites: Mit DIGIMAT vom
Spritzguss zur Strukturmechanik
Die Welt der FE Berechnung nimmt stetig an Komplexität zu. Genügte früher für eine Bauteilauslegung noch
die Simulation mit isotropen, linear elastischen Materialien, so reicht das in vielen Fällen heutzutage nicht
mehr aus. Nichtlinearitäten oder sogar die Verknüpfung der Prozessierungsvergangenheit von Bauteilen mit
der mechanischen Belastbarkeit stehen heutzutage auf der Liste der Anforderungen an eine realitätsnahe
Simulation.
Variationen im E-Modul sind derartig signifikant, daß sie für eine Auslegung von
Spritzgussbauteilen bei der strukturmechanischen Berechnung berücksichtigt werden müssen.
Bild1: Schwankungen im lokalen E-Modul eines Bauteils
durch die Variation der lokalen Faserorientierung aus der
Prozessierung im Spritzguss.
Die Prozessierung von Bauteilen kann in
starkem Maße das Mikrogefüge eines
Werkstoffes verändern. Dieser Effekt überträgt sich auf die Materialeigenschaften.
Betrachtet man zum Beispiel ein spritzgegossenes Bauteil aus glasfaserverstärktem
Kunststoff, so verursacht die aus der Herstellungsgeschichte resultierende, lokal unterschiedliche Faserorientierung eine starke Schwankung in den mechanischen
Eigenschaften des Materials (Bild 1). Die
Gerade im Bereich der Kunststoff-Composites kommt neben diesem Effekt die Beschreibung von nichtlinearen Eigenschaften noch hinzu. Denkt man an die Simulation von Bauteilversagen in expliziten
Rechnungen, so ist die Abbildung von
Nichtlinearität sogar eine unabdingbare
Notwendigkeit.
Im Gegensatz zu diesen Anforderungen
konnte der Markt jedoch bis vor Kurzem
für eine derartig komplexe Aufgabenstellung keine komplette und zufriedenstellende Softwarelösung bieten. Mit der Software DIGIMAT der jungen belgischen Firma e-Xstream Engineering hat sich diese
Situation geändert. Seit 2008 hat CADFEM
DIGIMAT im Rahmen des neuen Themas
Bild 3: FEM Analyse eines mit DIGIMAT-FE generierten offenporigen Metallschaumes:
Geometrie, Vernetzung und lokale von Mises Spannungen.
30
Infoplaner 02/2008
Bild 2: Repräsentatives Volumenelement (RVE) eines
Composites bestehend aus einer Matrialmatrix mit
eingelagerten Füllkörpern.
„Materialdesign durch Simulation“ in ihr
Portfolio integriert.
DIGIMAT –
das virtuelle Materiallabor
DIGIMAT versteht sich zunächst als virtuelles
Materiallabor. Die Idee hinter der Software
ist es, die mikroskopische Struktur von
Werkstoffen abzubilden und aus dieser Abbildung heraus die makroskopischen Eigenschaften eines Composites zu berechnen. Mit Composite sind dabei alle Materialien gemeint, die sich in einem gegebenen repräsentativen Volumenelement (RVE)
über eine Materialmatrix beschreiben lassen, in die Füllkörper in beliebiger Zahl,
Bild 4: Vom Spritzguss zur Strukturmechanik: DIGIMAT bietet alle Module, um die Prozessierung
von Bauteilen in der FEM Simulation abzubilden.
Materialdesign
Form und Größe eingelagert sind (Bild 2).
Für die Berechnung der Materialeigenschaften stehen in DIGIMAT zwei unterschiedliche Ansätze zur Verfügung.
Das Modul DIGIMAT-FE generiert die Mikrostrukturen auf der Basis von Füllkörpern
mit unterschiedlichster Form, Größe und
Orientierung und stellt diese Gefüge als
Geometrie zur Verfügung. Auch das
Clustern von Füllstoffen, wie es im Bereich
der Nano-Composites vorkommt kann
berücksichtigt werden. Nach der Vernetzung werden an der Struktur mit Hilfe der
FEM detaillierte Analysen durchgeführt.
Gerade für Materialhersteller ist es von Bedeutung, auf diesem Weg die lokalen Spannungs- und Dehnungsfelder in der Mikrostruktur von Composites zu untersuchen
(Bild 3).
Das Modul DIGIMAT-MF bedient sich dagegen anderer Techniken. Hier kommen
Homogenisierungsmethoden aus der Familie der Eshelby Ansätze zum Einsatz. Die
Eigenschaften des Composites werden aus
vorgegebenen Materialgesetzen für Matrix und Füllkörper sowie einer zuvor definierten Mikrostruktur auf mathematischem
Wege abgeleitet. Durch dieses Vorgehen
werden die lokalen Spannungsfelder der
Mikrostruktur nicht länger betrachtet. An
ihre Stelle tritt eine ausgemittelte, makroskopische Spannung für den gesamten
Werkstoff. Ein großer Vorteil dieser Arbeitsweise ist die hohe Rechengeschwindigkeit, durch die DIGIMAT-MF als interaktive Materialschnittstelle zur Strukturmechanik in ANSYS oder LS-DYNA eingesetzt werden kann. Diese Funktionalität
macht das Programm besonders für Berechnungsingenieure attraktiv, die komplette Bauteile oder -gruppen aus mikrostrukturierten Composites simulieren müssen.
DIGIMAT – Schnittstelle zwischen
Spritzguss und Strukturmechanik
Mit dem Modulpaket DIGIMAT to CAE geht
das Einsatzgebiet von DIGIMAT weit über
eine reine Anwendung als alleinstehendes
virtuelles Materiallabor hinaus. Das Grundmodul DIGIMAT-MF kann direkt als benutzerdefinierte Materialroutine mit ANSYS
CADFEM mit DIGIMAT
auf der Materialica
CADFEM präsentiert die Möglichkeiten von DIGIMAT im Bereich Materialdesign durch
Simulation auf der Fachmesse
Materialica vom 14. – 16.
Oktober 2008 in München.
Sie finden CADFEM in Halle C4
an Stand 329a.
Moldex3D oder Sigmasoft in einen allumfassenden Workflow möglich (Bild 4).
Die Vorgehensweise ist einfach und direkt:
in der Strukturmechanik wird einem spritzgegossenen Bauteil ein externes Material
zugewiesen. DIGIMAT liest für jedes Element interaktiv die Faserorientierung der
Spritzgusssimulation ein und generiert aus
dieser Information eine Mikrostruktur. Zusammen mit den Materialdaten für Matrix
und Füllkörper wird dann lokal aufgelöst
die Steifigkeit für das nichtlinear anisotrope Composites berechnet und diese Eigenschaft an den FE Solver übergeben (Bild 5).
Erweitert wird die Schnittstellenfunktion
durch ein komfortables Mapping. Faserorientierungen, Temperaturen und initiale
Spannungen können mit diesem Tool vom
Spritzguss auf das Strukturnetz überführt
werden. Dabei ist auch die Manipulation
der Netze in Skalierung, Raumlage und
Orientierung möglich. Kombiniert mit der
Philosophie von DIGIMAT als externe
Schnittstelle können so sogar komplexe
Aufgabenstellungen umgesetzt werden,
wie zum Beispiel die Darstellung einer
ganzen Baugruppe, die mehrere spritzge<<
gossene Teile enthält (Bild 6).
www.materialica.de
✒|
und LS-DYNA verlinkt werden. Die Materialbeschreibung in der Strukturmechanik
wird auf diese Weise komplett an DIGIMATMF ausgelagert. Dadurch ist die Einbindung
von Spritzgussinformationen aus Moldflow,
Bild 5: DIGIMAT als externes Material in der Strukturmechanik: aus Faserorientierungen und
Materialien für Matrix und Füllkörper werden lokal aufgelöst nichtlinear anisotrope Kompositeigenschaften berechnet.
Autor
Dr. Jan Sehnert, CADFEM Grafing
Tel. +49 (0) 80 92-70 05-86
Bild 6: Darstellung einer Gruppe aus vier Bauteilen; zwei der Teile stammen aus dem Spritzguss
und werden über extern über DIGIMAT Materialien definiert.
Infoplaner 02/2008
31
Materialdesign
ANSYS User Defined Materials: Implementation
of an Anisotropic, Hyperelastic Material Law
for Soft Biological Tissues
In this article the implementation of a constitutive law, originally developed by Holzapfel et al. [1] for the
description of the mechanical response of an arterial tissue, is presented. Arterial tissues can be modeled by
two layers corresponding to the media and adventitia of the arterial wall. With this constitutive law, each
layer can be represented as an anisotropic, fiber-reinforced material due to the collagenous component of
the tissue. Furthermore, some implementation details for the material law as well as for the UserMat-interface are shown. Finally, two representative examples are given.
In recent years, a growing interest in the understanding of the
mechanical behaviour of soft biological tissues, and in particular
of arterial tissue has been observed. One important motivation for
such an interest is the assumption that mechanical factors are
triggering the onset of atherosclerosis, the major cause of human
mortality in the Western world. In parallel to the growing interest,
a broad range of constitutive laws have been developed over the
past years. A wide-ranging review of arterial wall mechanics and
a comparative study of such models can be found in Humphrey
[2,3] as well as in Holzapfel [1]. It turns out, that the Holzapfelmodel in [1] is widely used and somehow became a “standard”
material model for soft collagenous tissues.
Fig. 3 represents the arterial histology. Beside a (isotropic) ground
substance, thick bundles of wavy collagen fibrils can be seen forming an anisotropic tissue. The wavy nature of these fibrils is
responsible for their mechanical behaviour: They don’t contribute
to any mechanical response in compression, but exhibit a rapidly
increasing (exponential) impact after they get stretched. It’s also
worth mentioning, that in young, healthy arteries the intima-layer
doesn’t make a significant contribution to the mechanical properties of the arterial wall. This behaviour changes with increasing age or pathological changes due to diseases like atherosclerosis.
These tissues have macroscopic mechanical responses that are
highly nonlinear, elastic and anisotropic. Focusing on elastic arteries
which have relatively large diameters and are located close to the
heart (e. g. the aorta or the iliac arteries), a layer-wise setup of the
arterial wall with three distinct layers can be observed: The intima,
the media and the adventitia (Fig. 1). Carrying out uniaxial tension tests of the individual layers in circumferential and axial
direction, the anisotropic nature of the arterial layers is clearly seen.
Fig. 2 shows the stress-stretch curves of the three arterial layers in
these directions [4].
Constitutive model for the arterial wall
Fig. 1 Diagrammatic model of the major components of a healthy and young elastic artery
composed of three layers: Initima, media and adventitia. Reprinted with permission from Holzapfel*[1]
Fig. 2 Stress – stretch model response representing mean mechanical data of the three arterial
layers in circumferential and longitudinal directions obtained from 13 non-stenotic human left
anterior descending coronary arteries. Reprinted with permission from Holzapfel* et al. [4].
34
Infoplaner 02/2008
In [1], Holzapfel proposed a strain energy function which uses
the same structure but different material parameters for the
different layers. The main idea is to represent the anisotropic
behaviour by two independent fiber directions a 01 and a 02
introducing the appropriate fiber-invariants I4 , I6 and structural
tensors in the strain energy. Although the integrity basis is not
complete, it turns out that these are sufficient to describe the
material. The strain energy takes the form
Materialdesign
(1)
with
As already mentioned, the fibers only contribute to the stiffness
2
if they are stretched, hence λ = I 4 > 0 . Therefore, the following
distinction has to be incorporated:
(2)
(8)
(3)
Further details of the model are not given here. For a detailed derivation of eq. (1)-(8) and for the derivation of the algorithmic tangent modulus the reader is referred to Holzapfel [6] and Gasser &
Holzapfel [7].
(4)
ANSYS UserMat-Interface
The structural tensors and invariants I4 , I6 are defined as
Please note that the isotropic part was slightly modified to allow
also industrial applications. The
-quantities are the isochoric
ones, such as
,
the isochoric right Cauchy-Green tensor. The material parameter
is a stress-like parameter whereas
is dimensionless. The invariant (or ) can be identified as the square of the isochoric fiber stretch λ 2 = I 4 in the anisotropy direction.
From the Clausius-Planck inequality, standard arguments lead to
the well known equation
for the second Piola-Kirchhoff stress. Finally, a Piola transformation (push forward) leads to
the Kirchhoff stresses (and therefore also to the Cauchy stresses
according to
) in the current configuration, here given
for the anisotropic (fiber) part:
In the following some details of the UserMat-Interface within
ANSYS are given. Currently, UserMat is the most general interface
to implement material models in ANSYS. It applies to all new element types (e. g. 18x-element family, solsh190, shell281 etc.).
In UserMat, ANSYS provides a so called corotational framework
for the stress update: All quantities, like strain increments, are already given in the corotated material coordinate system. The rotation is done by the rotation tensor R out of the polar decomposition F = RU = vR and takes into account the rigid rotation
during the time step. Therefore, the stress update can be accomplished by adding the rotated stresses and the stress increments,
given by a rate constitutive equation of the form
(9)
(5)
with
(6)
In (6),
is the rotated and stretched initial fiber
accomplished by the isochoric deformation gradient
. According
to
, the stress in fiber direction can be easily calculated to be
(7)
Fig. 3 Histological image of an arterial tissue, which shows the wavy structure of the
collagenous fibers. Reprinted with permission from Holzapfel* [5].
In eq. (9), on the left side, the Jaumann stress rate of the Kirchhoff stresses is used in ANSYS. D is the rate of deformation tensor, a fourth order material tensor (tangent modulus). The calculation of the material tensor can be accomplished through a
standard procedure of the form
with
(10)
Fig. 4 Fiber-reinforced circular tube. Fabricated six-layered composite structure with isotropic and
transversal isotropic layers (a); Continuum model for the structure with two isotropic layers and
one orthotropic layer (with double-helically arranged fibers) in between (b). On the right side,
the internal pressure and axial loading is shown (see Holzapfel*) [8]).
Infoplaner 02/2008
35
Materialdesign
As stress quantity, ANSYS expects Cauchy or true stresses
in
the interface. Please note that the deformation gradient F is given
in global Cartesian coordinates. Therefore, if this quantity is used
for the calculation of the stresses and the material tensor, they
have to be rotated in the material coordinate system at the end.
In Fig. 5 the numerical results with ANSYS are presented. Remarkably for certain fiber angles, the fiber-reinforced tube shows a so
called stretch inversion phenomenon: An increasing internal pressure narrows or shortens the tube. The results are in good agreement with numerical an experimental results in [8] and [9].
Examples
In the field of biomechanics, the model was used to calculate the
clamping of an artery (Example 2). In Fig. 6 the geometry for the
media and adventitia layer is given. Please note that in the initial
configuration both layers are neither closed nor attached to each
other. This takes into account that the artery exhibits an initial
stress state in the load-free configuration. Within the loading process, the following steps are taken:
Example 1 shows an application which proves that the material
model is not only suitable in the field of biomechanics, but also
for industrial applications like the inflation of a fiber-reinforced
rubber tube. Fig. 4 shows the geometrical setup and the internal
pressure loading. Note that the axial force is also displacement dependent due to the internal pressure. By equilibrium, we find that
the axial force F at the top and bottom faces of the tube is
F = ri2 π p where ri is the actual inner radius. The tube was loaded up to 50 MPa. The material parameters for the three different layers are given with
c1 (MPa)
c2 (MPa)
k1 (MPa)
k2 (-)
Innermost layer
Middle layer
Outermost layer
2.0
0.5
-
0.43
0.1075
260.0
0.5
2.0
0.5
-
1. First, a pure bending deformation was separately applied to the
stress-free layers and results in an opening angle of α = 0.0°
for both layers. Then, the two layers were bonded together with
ANSYS’ penalty based bonded contact algorithm resulting in a
load- but not stress-free configuration.
2. The layers are inflated up to an internal pressure of p = 13.33 kPa
and stretched in axial direction up to a value of λ z = 1.1 (loaded configuration).
3. Finally, the clamping is calculated as a displacement-driven problem. The clamp was modeled with a one-element rigid cylinder target with a radius of 3 mm.
Fig. 5 For increasing fiber angles (> 35°), the “stretch inversion phenomenon” for the longitudinal stretch
(see also Holzapfel & Gasser [8])!
36
Infoplaner 02/2008
is also indicated: The tube shortens with increasing internal pressure
Materialdesign
The results are given in Fig. 7 & 8. The relative stresses
and
in circumferential and axial direction
at Point P of the innermost layer are shown in Fig. 8 (for a solid185
and solid186 discretization). The index
denotes the physiological stress state before clamping. Remarkably, the stress in axial
direction reaches a four times higher level and is responsible for
<<
a lesion of the artery during the clamping process.
* Gerhard A. Holzapfel, Ph.D., Professor of Biomechanics, Head
of Institute of Biomechanics, Graz University of Technology,
Center of Biomedical Engineering, Kronesgasse 5-I, A-8010 Graz,
Austria
▲
| Bibliography
[1] Holzapfel, G.A.; Gasser, T.C.; Ogden, R.W.: A new constitutive
framework for arterial wall mechanics and a comparative study of
material models. Journal of Elasticity, vol. 61, p 1-48, 2000.
[2] Humphrey, J.D.: Mechanics of arterial wall: Review and directions.
Critical Reviews in Biomech. Engr., vol. 23, p 1-162, 1995.
[3] Humphrey, J.D.: An evaluation of pseudoelastic descriptors used in
arterial mechanics. J. Biomech. Engr., vol. 121, p 259-262, 1999.
[4] Holzapfel, G.A.; Sommer, G.; Gasser, T.C.; Regitnig, P.:
Determination of layer-specific mechanical properties of human
coronary arteries with nonatherosclerotic intimal thickening and related
constitutive modeling. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 289:
H2048–H2058, 2005. doi:10.1152/ajpheart.00934.2004
[5] Holzapfel, G.A.: Ein strukturelles Materialmodell für gesunde
Fig. 6 The figure shows the opened-up (stress-free) configuration of the two arterial layers.
Note: The two layers have different opening angles. The material data was fitted to the experimental data of ahuman left anterior descending coronary artery (LAD) [10]
und erkrankte Arterienwände. Vortrag auf der ANSYS Conference &
25. CADFEM Users’ Meeting, Dresden, 2007.
[6] Holzapfel, G.A.: Nonlinear solid material. John Wiley & Sons,
(2000).
[7] Gasser, T.C.; Holzapfel, G.A.: A rate-independent elastoplastic
constitutive model for biological fiber-reinforced composites at finite
strains: continuum basis, algorithmic formulation and finite element
implementation. Computational Mechanics, vol. 29, no. 4-5, p 340-360
(2002).
[8] Holzapfel, G.A.; Gasser, T.C.: A viscoelastic model for fiberreinforced composites at finite strains: Continuum basis, computational
aspects and applications. Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. Vol.
190, p. 4379-4403 (2001).
[9] Wiesemann, S.: Entwicklung von Materialgleichungen für die Finite
Fig. 7 Deformed states of the artery at different displacement states in ANSYS. The right figure
shows the deformed state at the maximum displacement of 2.3 mm
Element Berechnung fadenverstärkter Elastomerwerkstoffe. Master
thesis, University of Armed Forces, Hamburg (1995).
[10] Holzapfel, G.A.: Biomechanics of Soft Tissues with Application to
Arterial Walls. In: J.A.C. Martins and E.A.C. Borges Pires (eds.),
“Mathematical and Computational Modeling of Biological Systems”,
Chapter 1, Centro Internacional de Matemática CIM: Coimbra,
Portugal, p.1-37 (2002).
✒|
Author
Dr.-Ing. Armin Fritsch, CADFEM GmbH Grafing
i
| Information
Contact person
Dr.-Ing. Ansgar Polley, CADFEM Hannover
Fig. 8 Stresses (axial) and (circumferential) are normalized to the physiological stress state
before clamping at point P. In addition, results for linear solid185 and quadratic solid186 elements in ANSYS are obtained.
Phone +49 (0) 511-39 06 03-11
Infoplaner 02/2008
37
Benutzerdefiniertes
Materialverhalten in ANSYS
Im Rahmen eines Projektes hat das Consulting-Team von CADFEM das
im Standardumfang von FEM-Paketen nicht verfügbare Gesetz für elasto-plastisches Materialverhalten für Klebeverbindungen mit USERMAT
in ANSYS realisiert.
Im Gegensatz zur klassischen Metallplastizität, die ausschließlich bei Gestalt ändernder Verformung auftritt, ist das plastische Materialverhalten von Epoxy-Klebstoffen auch abhängig vom hydrostatischen
Spannungszustand.
Bild 1: Versuchsaufbau:
Stumpf geklebte Rohrprobe
Lösungsweg und Ergebnis
Der für die Umsetzung verwendete Ansatz
von Schlimmer/Mahnken (2004) für das
Fließkriterium und das plastische Potential
lautet:
Bild 2: Versuchsergebnisse (IFW Kassel)
Bild 3: Nachrechnung der
kombinierten Zug-Torsionsversuche mit ANSYS USERMAT
Kombinierte Zug-/Torsionexperimente an
stumpfgeklebten Rohrproben mit dem
Klebstoff Betamate 1496 wurden im Rahmen eines AIF-Forschungsprojektes am Institut für Werkstofftechnik der Universität
Kassel durchgeführt. Ziel war es, das in konventionellen FE-Paketen nicht verfügbare
Materialgesetz, in ANSYS zu realisieren.
Über die Benutzerschnittstelle USERMAT
wurde das Materialgesetz in ANSYS im<<
plementiert.
✒|
Autor
Dr.-Ing. Ansgar Polley
CADFEM Hannover
Tel. +49 (0) 511-39 06 03-11
Der Arche-Hof
Der Arche-Hof Schlickenrieder in Otterfing
Da lachen ja die Hühner!
Der Arche-Hof
Arche-Hof Schlickenrieder
Markweg 50
83624 Otterfing
Tel. +49 (0) 80 24-9 25 25
E-Mail gedschi@
archehof-schlickenrieder.de
www.archehofschlickenrieder.de
www.naturland.de
Bilder: © Arche-Hof; Jan-Stefan Knick
Eigentlich haben Appenzeller Barthühner, Murnau-Werdenfelser Rinder und
Bunte Bentheimer Schweine nichts zu
lachen. Denn diese Haustierrassen
sind akut vom Aussterben bedroht. Auf
dem Arche-Hof Schlickenrieder in Otterfing vor den Toren Münchens tun sie
es dennoch, denn dieser hat sich ganz
dem ökologischen Landbau verschrieben, zu dessen Geboten die artgerechte Tierhaltung gehören.
„Arche-Hof“ darf sich nicht jeder landwirtschaftliche Betrieb nennen. Die Bezeichnung ist geschützt und wird nach
strengen Kriterien von der Gesellschaft zur
Erhaltung alter und gefährdeter Haustierrassen e.V. vergeben. Dieses Siegel trägt
der Hof von Anja und Georg Schlickenrieder bereits seit 1998. Bei den tierischen Bewohnern des Schlickenrieder-Hofes handelt es sich fast durchgehend um Rassen,
deren „landwirtschaftlicher Output“ mit
dem ihrer hoch gezüchteten Turbo-Vettern
nicht konkurrieren kann – zumindest was
die Quantität angeht.
Bei der Qualität der Produkte sieht es dagegen ganz anders aus. Denn der imposante Demonstrationsbetrieb für ökologischen Landbau wird auch konsequent nach
den „Naturland“-Richtlinien geführt. Naturland-Bauern wie die Schlickenrieders arbeiten mit höchsten ökologischen Standards,
die strenger sind als die des Bio-Siegels. Sie
erzeugen ohne Gentechnik hochwertige
Lebensmittel – zum Schutz von Umwelt
und Verbraucher. Das ist auch gut für die
Tiere. Sie bekommen gutes Futter und haben große Bewegungsfreiheit und nicht
zuletzt auf diese artgerechte Haltung lässt
es sich zurückführen, dass man sich beim
Besuch des Hofes einbildet, auf den Schnäbeln und Mäulern ein Lächeln zu erkennen.
Vielleicht liegt es aber auch daran, dass der
Hof öfters Besuch hat: Der Hofladen ist eine
beliebte Anlaufstelle ernährungsbewusster
Kunden aus München, als Demonstrationsbetrieb sind oft Schulklassen und andere Gruppen vor Ort und man kann bei
den Schlickenrieders und ihren Tieren auch
Feste feiern: So geschehen beim CADFEM
<<
Sommerfest im Juli 2008.
Auf dem CADFEM Sommerfest 2008 erläutert Herr
Schlickenrieder den CADFEM-Mitarbeitern den Arche-Hof
Infoplaner 02/2008
39
Im Bereich der expliziten Strukturdynamik bietet CADFEM zwei Lösungen an, die sowohl Standalone als auch
integriert in ANSYS Workbench genutzt werden können: LS-DYNA wird von CADFEM bereits seit 1987
vertrieben und unterstützt; die Betreuung der ANSYS-Akquisition AUTODYN wurde CADFEM als ANSYS
Competence Center FEM übertragen. Durch ihre unterschiedlichen Anwendungsgebiete decken beide
Systeme gemeinsam das komplette Spektrum der expliziten Dynamik ab.
Die Berechnung von hochgradig dynamischen, nichtlinearen Vorgängen ist das Anwendungsgebiet von expliziten Berechnungsverfahren. Typische Anwendungsgebiete sind u.a. Falltests, Umformung,
Crash, Insassensicherheit, Explosion, Sprengung und generell große Deformationen,
die in einem sehr kurzen Zeitbereich auftreten.
LS-DYNA und AUTODYN gehören im Bereich der expliziten Berechnungsprogramme zu den leistungsfähigsten Lösungen.
Beide Solver können einerseits als Standalone-Lösung eingesetzt werden. Andererseits sind sowohl LS-DYNA als auch
AUTODYN aus ANSYS Workbench heraus
aufrufbar. Aufgrund dieser Anbindung bzw.
Integration stellt ANSYS heute auch für die
explizite Strukturmechanik hervorragende
Werkzeuge zur Verfügung.
Beide Programme haben in den verschiedenen Anwendungsgebieten ihre jeweiligen Stärken und ergänzen sich daher gut.
Gemeinsam decken sie das komplette
Spektrum der expliziten Dynamik ab.
LS-DYNA
LS-DYNA ist ein Produkt der Livermore Software Technology Corp. (LSTC) mit Sitz in
Livermore, Kalifornien. Mit LSTC verbindet
CADFEM eine langjährige Zusammenarbeit: Bereits seit 1987 vertreibt CADFEM
die Produkte von LSTC – neben LS-DYNA
das Optimierungstool LS-OPT und der Preund Postprocessor LS-PrePost – und erbringt
sämtliche produktbegleitenden Services,
u.a. Schulung, Support, Consulting- und
Entwicklungsdienstleistungen.
Die Hauptanwendungsgebiete von LS-DYNA
sind die Simulation von Crash- sowie Metallumformvorgängen. In der Fahrzeugindustrie wird LS-DYNA außer für Gesamtfahrzeugcrashs intensiv für die detaillierte Berechnung sicherheitsrelevanter
Komponenten, der aktiven und passiven
Fahrzeugsicherheit sowie des Insassen- und
Fußgängerschutzes eingesetzt.
Die Simulation von Metallumformvorgängen ist eine weitere Domäne von LS-DYNA,
wobei dies über den reinen Umformprozess
hinausgeht und z.B. auch Falten oder Rissbildung, Rückverformung oder im Postprocessing Optimierungsansätze hinsichtlich der Oberflächeneigenschaften umfasst.
LS-DYNA wird auch verstärkt in ganz anderen Bereichen, z.B. für virtuelle Falltests
von Konsumgütern, eingesetzt. Über das
von CADFEM entwickelte Interface „ANSYS
Workbench for LS-DYNA“ bietet sich dafür,
genauso wie für viele andere Einsatzgebiete expliziter Berechnungen, die ANSYS
Workbench Umgebung als besonders komfortabler Preprocessor an.
Im Rahmen eines Kundenprojektes hat
CADFEM eine explizite LS-DYNA Analyse
des Falltests eines Handys mit einer impliziten ANSYS Berechnung gekoppelt, um
dort lokale Spannungsfelder aufzulösen sowie Versagensmoden zu charakterisieren.
ANSYS AUTODYN
Entwickler der Software AUTODYN ist
die Firma Century Dynamics, die im Jahr
2005 von ANSYS übernommen wurde.
AUTODYN ist heute ein integraler Bestandteil der ANSYS Workbench. Unter anderem ist es sehr hilfreich, dass bei Geo-
ANSYS AUTODYN: Urban Blast (Quelle: Risk Management
Solutions und The Sanborn Map Co.)
metrie-Modifikationen einmal aufgebaute
Modelle über die bi-direktionale ANSYSAUTODYN-Schnittstelle schnell zu aktualisieren sind.
Modellaufbereitung in ANSYS Workbench und Explizite Simulation mit LS-DYNA: Crimpen einer Steckenverbindung (Quelle: TYCO Electronics)
40
Infoplaner 02/2008
Mit AUTODYN erhält der Anwender ein
Werkzeug an die Hand, dessen besondere Stärken in der Berechnung von Detonationen, Druckwellen, High Velocity Impact
und anderen hochdynamischen Vorgängen, bei denen Festkörper, Flüssigkeiten
und Gase miteinander interagieren, liegen.
Neben einem Einsatz bei Entwicklungen
von militärischen Systemen dient die Auslegung mit AUTODYN dem Erzielen von
größtmöglicher Sicherheit, z.B. bei Fassaden, Glasscheiben und im Anlagenbau. So
Informationstag
Explizite Dynamik
15. September 2008,
von 13:00 – ca. 17:00 Uhr,
in Hannover
Anwendungsgebiete der expliziten
FEM-Simulation mit LS-DYNA und
ANSYS AUTODYN in sicherheitsrelevanten Bereichen
Der Informationstag gibt Ingenieuren, Sachverständigen und Entwicklern einen praxisorientierten Überblick über die Möglichkeiten und
Anwendungsgebiete expliziter Simulation mit LS-DYNA und ANSYS
AUTODYN.
ANSYS AUTODYN: High Velocity Impact (Quelle: ANSYS Inc.)
wurde AUTODYN u.a. bei der Planung des
Deutschen Pavillons auf der Expo 2000 und
des Solow Buildings in New York erfolg<<
reich eingesetzt.
Aus dem Inhalt:
• Hintergrund und Historie der
Programme
• Unterschied zwischen Implizit
oder Explizit
• Explizite Berechnungen mit
LS-DYNA
· Typische Anwendungsgebiete
· Schnittstelle „Workbench for
LS-DYNA“
· Vorstellen des Workflows
• Explizite Berechnungen mit
ANSYS AUTODYN
· Typische Anwendungsgebiete
· Beispiele aus der Praxis
• Diskussion und Fragen
auf dem CADFEM Users´
Meeting
Wie in den vergangenen Jahren
finden Teilnehmer auch auf dem
CADFEM Users´ Meeting vom
22. – 24. Oktober 2008 in Darmstadt an allen drei Veranstaltungstagen ein umfassendes Informationsangebot aus Vortragssessions und
Workshops zur expliziten Simulation.
Im eigenständigen Bereich „Explizite
Strukturmechanik“ informieren neben Anwendern aus Industrie und
Forschung auch für die Entwicklung
von LS-DYNA und AUTODYN verantwortliche Vertreter von LSTC bzw.
ANSYS über den Stand und die
Zukunft ihrer Lösungen.
!
| Seminarhinweise
Einführung in LS-DYNA
13. – 15. Oktober 2008
in Grafing b. München
27. – 29. Oktober 2008
in Lausanne (CH)
LS-DYNA und Workbench
gemeinsam nutzen
www.cadfem.de/explizittage
03. – 05. November 2008
Einführung in die explizite Dynamik
mit ANSYS AUTODYN
18. – 20. November 2008
in Hannover
Weitere Informationen
i
| Information
Ansprechpartner
LS-DYNA & ANSYS Explizit
Dr.-Ing. Matthias Hörmann,
CADFEM Grafing
Tel. +49 (0) 80 92-70 05-41
ANSYS AUTODYN: Ansprengung (Bilder: Mit freundlicher Genehmigung von ABS Consulting)
Infoplaner 02/2008
41
Kunststoff-Materialmodelle
für die Crashsimulation mit LS-DYNA
Als der Schweizer Mathematiker Leonhard Euler Mitte des 18. Jahrhunderts sein explizites Näherungsverfahren zur Berechnung der Newtonschen Bewegungsgleichung entwickelt hat, hatte er wohl kaum damit
gerechnet, welch mächtiges Tool er Ingenieuren zwei Jahrhunderte später damit in die Hand gegeben hat.
Zusammen mit der Finite Elemente Methode bildet die explizite Zeitintegration seit Jahrzehnten die Basis
kurzzeitdynamischer Berechnungen. Zunächst im Rahmen militärischer Anwendungen entwickelt, wird das
Verfahren seit Anfang der achtziger Jahre zu einer etwas friedvolleren Nutzung verwendet: der Crashsimulation. Eine wichtige Säule dieser Simulationsmethode ist die Verwendung adäquater Materialmodelle, was
eine nicht zu unterschätzende Herausforderung an den Berechnungsingenieur darstellt.
Das Thema Materialmodellierung für die Crashsimulation befindet seit nunmehr über 25 Jahren in ständiger Weiterentwicklung.
Treibende Kräfte sind hier neben den großen Automobilherstellern vor allem auch die Zulieferindustrie und die Rohstoffhersteller. Und der Bedarf an prognosesicheren Modellen, die das reale
Werkstoffverhalten möglichst genau wiedergeben wächst mit dem
Wunsch, teure Versuche zu ersetzen, Strukturbauteile hinsichtlich
Kosten und Gewicht zu optimieren sowie Entwicklungszeiten bei
gleich bleibender Qualität des Endproduktes zu verkürzen.
Während der Fokus der Materialmodellentwicklung sich stark an
den metallischen Werkstoffen wie Stahl und Aluminium orientierte und immer noch orientiert, gibt es seit einigen Jahren vermehrt Entwicklungsarbeiten in Richtung Polymerwerkstoffe. Neben dem Leichtbaupotenzial von Kunststoffen spielen hier auch
neue Sicherheitsaspekte wie der Fußgängerschutz eine wichtige
Rolle. Hier sehen die Testkonfigurationen nach WG17 und Euro
NCAP Kopf- und Beinprüfkörper vor, die ihrerseits an der Oberfläche aus Kunststoff bestehen und auf Strukturen treffen, bei denen Kunststoffe eine tragende oder Energie absorbierende Wirkung aufweisen [2]. Bild 1 zeigt exemplarisch einen solchen Beinaufprall, bei dem die Kunststoffkomponenten die entscheidende
Rolle spielen. Der Beinprüfkörper besitzt eine Schaumstoffhülle
(Confor® blue) und trifft auf einen Kunststoffstoßfänger (Thermoplast), welcher durch Stoßfängerschaum (EPP) gestützt wird.
Um das Verhalten dieser Werkstoffe zu charakterisieren, ist es für
die Crashsimulation hinreichend, die Kunststoffe in folgende drei
Klassen einzuteilen:
Bild 1: Beinaufprall
tenabhängigkeit ist in der Regel stark ausgeprägt. Mathematisch über Viskoelastizität oder ratenabhängige Hyperelastizität
beschrieben.
1. Elastomere: gummiartige, inkompressible Materialien (Querdehnzahl etwa 0,5), deren Verformungen schwach nichtlinear
und weitgehend reversibel sind. Die Dehnratenabhängigkeit ist
in der Regel schwach ausgeprägt. Mathematisch über Hyperelastizität beschrieben.
3. Kunststoffe: Materialien mit bleibender Verformung (ähnlich
Metalle). Unterschiedliches Verhalten unter Zug und Druck. Mathematisch über Elasto-Plastizität mit geeigneter Fließfläche beschrieben.
2. Schäume: kompressible Materialien ohne Poisson-Effekt
(Querdehnzahl etwa null) unter Druck, deren Verformungen
stark nichtlinear und weitgehend reversibel sind. Die Dehnra-
Entsprechend dieser Einteilung kann man nun die Klasse an Materialmodellen wählen, die in kommerziellen Codes verfügbar sind.
Der Benutzer kann in LS-DYNA aus weit über 200 verschiedenen
42
Infoplaner 02/2008
Bild 2: Experimenteller Aufbau und Simulation mit Mat_183
Modellen auswählen [1]. Der Großteil dieser Modelle steht auch
in anderen Codes zur Verfügung und ist dem Berechnungsingenieur meist noch aus dem Studium bekannt. Oftmals jedoch in Erinnerung schweißtreibender Parameteridentifizierung, für die er
in der täglichen Praxis jedoch keine Zeit hat. Es werden daher im
Folgenden drei typische Crash-Materialmodelle nebst einer exemplarischen Anwendungen vorgestellt. Diese haben eine crashtypische, gemeinsame Basis: die kurvenbasierte Eingabe, welche
die Parameteridentifizierung weitgehend vermeidet. Hierbei werden die Spannungs-Dehnungs-Kurven für verschiedene Dehnraten
aus der experimentellen Messung aufbereitet und direkt über die
Materialkarte dem Programm übergeben. Eine weitere Gemeinsamkeit der nun vorgestellten Modelle ist die Verwendung einer
Schädigungsformulierung, die es erlaubt, das Entlastungsverhalten des Werkstoffs in guter Näherung zu beschreiben.
1. Elastomere
Gummiartige Materialien können in LS-DYNA mit dem Modell
MAT_SIMPLIFIED_RUBBER (Mat_181) bzw. als Variante mit Schädigungsformulierung MAT_SIMPLIFIED_RUBBER_WITH_DAMGE
(Mat_183) berechnet werden. Das Modell basiert auf einem Ansatz nach Ogden (Mat_181) bzw. Hill (Mat_183), siehe [3] für eine
detaillierte Beschreibung der verwendeten Algorithmen. Im letzteren kann auch ein kompressibles Verhalten (Querdehnzahl <0,5)
abgebildet werden. In Bild 2 ist eine typische Testkonfiguration
dargestellt. Ein würfelförmiger Probekörper wird unter Druck beund entlastet. Der daraus gewonnene Kraft-Weg-Verlauf wird in
einen (technischen) Spannungs-Dehnungs-Verlauf umgerechnet,
welcher dann Basis für die Simulation mit Mat_183 darstellt. Man
erkennt, dass das Simulationsergebnis exakt das Experiment wiedergibt, und zwar ohne aufwändige Parameteridentifizierung.
Bild 3 zeigt ein Anwendungsbeispiel, bei dem die Hardyscheibe
einer Gelenkwelle während eines Frontal-Offset-Crashs belastet
wird. Man erkennt die überwiegende Druckbelastung und die starken Verzerrungen der Elemente. Die Hardyscheibe wurde daher
auch im Versuch auf Druck belastet und die entsprechende Druckkurve nach Aufbereitung, d.h. Glättung und Einteilung in 100
äquidistante Stützstellen, in die Materialkarte übernommen. Es
darf aber nicht verschwiegen werden, dass unter anderen Belastungszuständen, z.B. Biegung, das Modell Schwächen aufweist
[4], was aber für diesen Lastfall nicht relevant ist.
2. Elastische Schäume
Ein geeignetes und sehr praktisches Materialgesetz für reversible
Schäume in LS-DYNA ist MAT_FU_CHANG_FOAM (Mat_83) inklusiver einer Variante mit Schädigungsformulierung, welche ab
Version 9.71 zur Verfügung, siehe [5]. Auch hier können dehnratenabhängige Spannungs-Dehnungs-Kurven direkt als Eingabe
dienen und über eine Be- und eine Entlastungskurve (bei Dehnrate 0) wird intern die Schädigung berechnet und akkumuliert.
Des Weiteren wird so über die elastische Verzerrungsenergie ein
Kriterium gewonnen, womit die Be- und Entlastung detektiert
werden kann: nimmt die Energie zu, wird belastet ansonsten entlastet. In der ursprünglichen Version dieses Modells wurde die Entlastung noch über die Dehnrate bestimmt: War das Produkt aus
Dehnrate und Dehnung positiv, so lag Belastung vor, ansonsten
Entlastung. Durch die starke Oszillation der Dehnrate war dieses
Verfahren aber fehleranfällig. Bild 4 zeigt einen typischen Validierungsversuch, bei dem eine Metallkugel auf einen Schaumblock
fällt. Mit der neuen Schädigungsformulierung wird der experimentelle Verlauf sehr schön wiedergegeben, wobei die ältere Methode ihre Schwächen offenbart. Das Entlastungsverhalten ist aber
Bild 3: Gelenkscheibe während eines Frontal-Offset-Crashs.
Infoplaner 02/2008
43
Bild 4: Kugelaufprallversuch zur Validierung eines Schaums
Bild 5: SAMP-Fließfläche
gerade beim Beinaufprall ein wichtiger Punkt, da es den Biegewinkel maßgeblich mitbestimmt. Leider gibt es aber auch bei diesem Modell eine Einschränkung: Ist die Dehnratenabhängigkeit
zu groß (wie es beispielsweise beim Confor® blue der Fall ist), wird
das verwendete Verfahren instabil. Dann ist ein echtes viskoelastisches Modell (z.B. MAT_LOW_DENSITY_VISCOUS_FOAM) zu
verwenden und die Parameter zu bestimmen.
grund der Grundviskosität nicht mehr der Hooke’schen Geraden.
Da viele Kunststoffe unter großen Verformungen Mikrorisse bilden (crazing/Weißbruch), findet darüber hinaus ein Fließen unter
Volumenzunahme statt.
3. Kunststoffe
Kunststoffe zeichnen sich vor allem dadurch aus, dass sie ein komplexes Materialverhalten aufweisen. Eine erste Näherung hierfür
stellt ein elasto-plastischer Ansatz dar, wie man ihn auch für Metalle verwendet. Im Gegensatz hierzu muss man allerdings noch
weitere Phänomene berücksichtigen, die man bei Metallen nicht
kennt: Das Fließverhalten ist Abhängig vom Druck, d.h. unter ZugDruck- und Schubbeanspruchung erhält man jeweils eine unterschiedliche Fließgrenze. Außerdem folgt die Entlastungskurve auf-
Bild 6: Bauteilversuch und Simulation von Weißbruch
44
Infoplaner 02/2008
Im Bereich der Modellierung von Kunststoffen gab es in letzter
Zeit viele gute Ansätze, diese Phänomene zu berücksichtigen. Seit
LS-DYNA 9.71 steht dem Anwender das Modell MAT_SAMP-1
(Semi-Analytical Model for Polymers, Mat_187) zur Verfügung [6].
Hier kann der Benutzer Fließkurven aus Zug- Druck- Schubund/oder Biaxialversuch verwenden (Bild 5). Intern wird aus diesen Informationen eine quadratische Fließfläche generiert. In Bild
5 ist dies schematisch für einen typischen Thermoplast in der Invariantenebene (Von-Mises-Spannung über Druck) dargestellt. Die
gestrichelte Linie zeigt die für Metalle verwendete druckunabhängige Von-Mises-Fließfläche, die ganz offensichtlich nicht für
Kunststoffe geeignet ist.
Über die Fließfläche hinaus ist das Modell in der Lage das Entlastungsverhalten über einen Schädigungsansatz zu approximieren
erlaubt auch eine Volumenzunahme unter plastischer Dehnung
(crazing). SAMP ist weniger ein Materialmodell im mathematischen Sinne als ein Gesamtkonzept zur Berücksichtung der phänomenologischen Eigenschaften von Kunststoffen.
Ausblick
Die hier vorgestellten Materialmodelle für die Crashsimulation
zeichnen sich vor allem dadurch aus, dass die Eingabeparameter
nicht erst aus den experimentellen Daten ermittelt werden müssen, sondern dass die Daten direkt in der Materialkarte verwendet werden können.
Bild 6 zeigt exemplarisch einen Bauteilversuch an einem Stoßfängerinnenteil [7]. Der Konturplot zeigt dabei die volumetrische
plastische Dehnung, also ein Maß für die Volumenzunahme infolge Mikrorissbildung. Auch das Deformationsverhalten wurde
hier gut wiedergegeben.
Obwohl die gezeigten Modelle einen guten Reifegrad erreicht haben und sich langsam in der Praxis etablieren ist der Entwicklungsbedarf jedoch längst nicht gedeckt. Die Modellierung bis hin
zum Versagen und die Einbindung des Herstellungsprozesses in
die Simulation sowie der damit verbundenen Berücksichtigung
der Anisotropie sind Fragestellungen, denen der Berechnungs<<
ingenieur in naher Zukunft begegnen wird.
❧ | Literatur
[1]LS-DYNA User Manual and Theoretical Manual, Livermore Software
Technology Corporation.
[2]Du Bois, P.; Kolling, S.; Kösters, M.; Frank (2006), T: Material
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of Impact Engineering 32: 725-740.
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formulation of hyperelasticity with rate effects and damage. Compu-
!
| Seminarhinweis
tational Mechanics 40(5): 885-899.
[4]Timmel, M.; Kaliske, M.; Kolling, S. (2004): Modellierung gummi-
Materialmodelle in LS-DYNA
artiger Materialien bei dynamischer Belastung. 3. LS-DYNA Forum,
15. September 2008
Bamberg. C-I: 37-48.
In Grafing b. München
[5]Kolling, S.; Werner, A.; Erhart, T.; Du Bois, P. (2007): An elastic
damage model for the simulation of recoverable polymeric foams.
Die Teilnehmer erhalten Einblick in die Theorie verschiedener Material-
6. LS-DYNA Forum, Frankenthal. B-II: 31-42.
modelle von LS-DYNA. Häufig verwendete Werkstoffgesetze und Werk-
[6]Kolling, S.; Haufe, A.; Feucht, M.; Du Bois, P. (2006): A constitutive
stoffklassen werden besprochen und Hinweise zur Anwendung sowie
formulation for polymers subjected to high strain rates. 9th Internatio-
zur Materialparameteridentifikation gegeben.
nal LS-DYNA Users Conference, Dearborn. 15: 55-74.
[7]Du Bois, P.; Kolling, S; Feucht, M; Haufe, A. (2008): The influence
• Theoretische Grundlagen
of permanent volumetric deformation on the reduction of the load
• Materialbeschreibung in LS-DYNA
bearing capacity of plastic components. 10th International LS-DYNA
• Plastizität und Viskoplastizität
Users Conference, Dearborn. 19: 35-42.
• Viskoelastizität
• Schäume
✒|
Autor
• Gummimaterialien
• Faserverbundwerkstoffe
Prof. Dr. Stefan Kolling
• Materialversagen
Labor für Mechanik, FH Giessen
[email protected]
!
| Hinweis
Auf dem CADFEM Users’ Meeting vom 22. – 24. Oktober 2008 in
i
| Information
Darmstadt wird Prof. Kolling im Bereich der Expliziten Strukturmechanik
den Vortrag „Simulation elastischer Schäume unter stoßartiger
Ansprechpartner
Last“ (Donnerstag, 09:40 – 10:20 Uhr) halten und das Kompakt-
Materialmodellierung in LS-DYNA
seminar „Materialmodellierung von Polymerwerkstoffen für die
Dr.-Ing. Matthias Hörmann, CADFEM Grafing
Impaktsimulation“ (Freitag, 11:00 – 12:40 Uhr) leiten.
Tel. +49 (0) 80 92-70 05-41
Infoplaner 02/2008
45
Portrait
Im Portrait: Prof. Dr.-Ing. Ekkehard Ramm
Über 20 Jahre stand Professor Ramm dem Institut für Baustatik und Baudynamik an der Universität Stuttgart
vor. Zu den zahlreichen Auszeichnungen, die er im Laufe seiner außergewöhnlichen Laufbahn erhalten hat,
ist im Juli mit der Gauss-Newton-Medaille noch eine ganz besondere Anerkennung seiner Leistungen auf
dem Gebiet der Computational Mechanics hinzugekommen.
keley seit 1983 bis zu seiner Emeritierung
2006 das Institut für Baustatik und Baudynamik an der Universität Stuttgart. 1988
gründete Professor Ramm zudem das Ingenieurbüro Delta-X in Stuttgart.
Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. Ekkehard Ramm
Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. Ekkehard
Ramm wurde 1940 in Osnabrück geboren
und leitete nach seiner akademischen Ausbildung einschließlich Promotion und Habilitation in Darmstadt, Stuttgart und Ber-
Professor Ramm zählt zu den weltweit
führenden Wissenschaftlern auf dem Gebiet der Schalentheorie und der Weiterentwicklung der Methode der Finiten Elemente. Er veröffentlichte zusammen mit
seinem Stuttgarter Team rund 300 wissenschaftliche Arbeiten auf fast allen Gebieten der computerbasierten Mechanik,
von der Strukturoptimierung über die Materialmodellierung bis hin zu Fluid-Struktur-Wechselwirkungen und adaptiven Methoden.
The IACM
Congress Medal
Die Technische Universität München und
die University of Calgary verliehen Ramm
die Ehrendoktorwürde, er ist Mitglied zahlreicher Akademien und erhielt im Laufe
seiner Karriere zahlreiche Preise. Von 2000
bis 2008 war er Präsident der German
Association of Computational Mechanics
(GACM). Heute steht Ramm dem Exzellenzcluster SimTech als Senior Mentor
beratend zur Seite.
Im Rahmen des 8. World Congress on Computational Mechanics (IACM/ECCOMAS)
im Juli 2008 in Venedig wurde Professor
Ramm eine ganz besondere Ehre zuteil: Er
erhielt mit der Gauss-Newton-Medaille die
höchste Auszeichnung, die von der IACM
(International Association for Computational Mechanics) vergeben wird. Damit
ehrt die Wissenschaftsgemeinschaft außergewöhnliches und nachhaltig wirkendes
Engagement im Forschungsbereich „Com<<
putational Mechanics“.
(Gauss-Newton Medal)
Institut für Baustatik
und Baudynamik an
der Universität Stuttgart
www.ibb.uni-stuttgart.de
Exzellenzcluster SimTech
an der Universität
Stuttgart
www.simtech.uni-stuttgart.de
DELTA-X GmbH
The Congress Medal is the
highest award given by IACM.
It honors individuals who have
made outstanding, sustained
contributions in the field of
computational mechanics generally over periods representing
substantial portions of their
professional careers. The medal
is bronze and carries the images
of Newton and Gauss in recognition of the synergy between
mathematics, numerical analysis, and mathematical modeling
of physical events that underpin
much of the broad field of computational mechanics.
www.delta-x-ing.de
www.cimne.upc.es/iacm
Prof. Ramm erhält für sein Lebenswerk die Gauss-NewtonMedaille beim 8. World Congress on Computational Mecha-
46
Infoplaner 02/2008
nics im Juli 2008 in Venedig.
CADFEM Medical
Mit AnyBody kann die Mechanik des menschlichen
Bewegungsapparates unter Berücksichtigung der Mus-
Seit 2007 existiert der CADFEM
Geschäftsbereich Medical. Ziel ist
es, aus dem „klassischen“ Ingenieurwesen abgeleitete Methoden der rechnerischen Simulation
in die praktische Medizin zu übertragen.
keln analysiert werden. Über eine Schnittstelle können
die ermittelten Kräfte und Gelenkmomente in den Gelenken als Randbedingungen für FEM Berechnungen in
ANSYS übertragen werden.
In Branchen wie dem Automobil- oder Maschinenbau ist CAE längst fester Bestandteil in Forschung und Entwicklung. CAE
eignet sich heute aber auch für medizinische oder biomechanische Aufgabenstellungen. Daher engagiert sich CADFEM
hier mit dem jungen Geschäftsbereich
„Medical“, der eng mit Medizinern, Forschungseinrichtungen und anderen Partnern wie dem TechNet Alliance Mitglied
IDAC (siehe nächste Seite) kooperiert.
Natürlich gelten für die Simulation in der
Medizin in mehrfacher Hinsicht andere Voraussetzungen als in den klassischen Inge-
Materialgesetz von
Prof. Holzapfel für
Arteriengewebe
CADFEM hat ein von Prof. Holzapfel
entwickeltes Materialgesetz für biomechanische Simulationsanwendungen in ANSYS programmiert. Einen
ausführlichen Artikel zu diesem Projekt finden Sie in diesem Heft auf
Seite 34 ff.
nieurwissenschaften. Zunächst verfügen
die Anwender, an die sich das Angebot
richtet, sprich: die Mediziner, meist über
keine ingenieurtechnische Ausbildung. Daher ist CAE derzeit vornehmlich noch in
der medizinischen Forschung zu finden,
wo interdisziplinäre Teams arbeiten.
Aber auch die Geometrieerstellung aus
bildgebenden Verfahren ist noch ungleich
aufwändiger und die mathematische Beschreibung z.B. von menschlichem Gewe-
!
| Seminarhinweise
Informationstag
FEM in der Prothetik
08. Oktober 2008
in Stuttgart
Überblick über die Möglichkeiten des Einsatzes von Simulations-Software im Entwicklungsprozess von Prothesen und Implantaten.
Finite Elemente für Biomechaniker
be äußerst komplex und kaum standardisierbar. Selbiges gilt bei der Bestimmung
von Randbedingungen wie Kräften, die selten eindeutig zu definieren sind und ebenfalls von Mensch zu Mensch variieren.
und Mediziner
18. – 19. September 2008
Ein Seminar für Mediziner ohne technische
Ausbildung, die in Forschungsprojekten
Der CADFEM Geschäftsbereich „Medical“
hat sich zur Aufgabe gemacht, den Weg
des CAE hinein in die Medizin weiter zu
ebnen. Das Interesse dort, z.B. an Seminaren, ist groß und die Software AnyBody
zur Simulation von Muskel- und Gelenkkräften ist außer in der medizinischen Forschung auch bereits in der Industrie im Einsatz.
FEM einsetzen möchten. Vermittelt wird ein
grundlegendes Verständnis für FEM, auch
anhand von Beispielen aus der Medizin.
Einführung in AnyBody
16. – 17. September 2008
Die Teilnehmer werden mit der Idee hinter
der muskuloskelettalen Simulation in Any-
Schwerpunkte von CADFEM Medical
sind:
• Entwicklung neuer, auf Mediziner zugeschnittene Applikationen auf Basis
von ANSYS Produkten
• Partnerschaft mit der Firma Materialise
(www.materialise.com) um den gesamten Workflow von DICOM zu FEM
anzubieten
• Muskuloskelettale Simulation mit dem
Softwarepaket „AnyBody Modeling
System“ – Vertrieb, Seminare, Support,
Consulting
• FEM Seminare für Mediziner und Biomechaniker
Body vertraut gemacht und erlernen an einfachen Beispielen die Anwendung der Software.
i
| Information
Ansprechpartner
CADFEM Medical
Christoph Müller, CADFEM Grafing
Tel. +49 (0) 80 92-70 05-43
Infoplaner 02/2008
47
Improvement of Cerebral Aneurysms
Treatment and Implantable Device Design
@neurIST is a major multidisciplinary European initiative within the Sixth Framework Programme. The project brings together neurosurgeons, neuroradiologists, epidemiologists, engineers, biologists and computer
scientists from 30 European institutions. The aim of the project is to develop a usable interface for personalised risk assessment and treatment of patients with cerebral aneurysms.
The volume of data describing human
disease processes, including our understanding, diagnosis, and management of
them, is growing exponentially. While this
increased information allows diseases to
be better understood and better treated,
it presents a data-management challenge.
It is often impossible for an individual –
whether a clinician responsible for patient
management, or a physicist or engineer
developing new imaging or interventional
devices – to understand and assimilate this
knowledge. It has become increasingly
evident that new methods are required to
manage, integrate and search data so that
it becomes accessible to the end user. The
@neurIST project was designed to address
this issue. TechNet Alliance member IDAC
Ireland was chosen as a partner because
of its experience in simulation of implantable medical device and its pedigree in
successful delivery of stent simulation
applications to device manufacturers such
as Abbott Vascular and Boston Scientific.
other suites in order to obtain predictive
simulations using all available patient- and
domain-specific data. Underlying technologies will be state-of-the-art image segmentation, multimodal registration, and
advanced visualisation.
@neuRisk
… will produce a personalised risk assessment by integrating all available information to produce a quantitative score. This
score will be used as a guideline to help
determine whether or not a clinical intervention is required.
@neuEndo
… will build upon the technology of @neuFuse to deliver an innovative IT system for
supporting the design of implantable devices and intervention planning by simula-
The project, which in 2008 is in its third
year of four, will deliver several integrated
modules. These are:
@neuLink
… will create an IT environment for the
identification of candidate genes associated with the disease phenotype and for the
integrated analysis of genetic epidemiology and clinical data.
@neuFuse
… will provide an open source environment
to fuse diagnostic data and modelling data into a coherent representation of the patient’s condition. It will allow the medical
professional to interactively visualise all these data, using multiple display modalities
and data types. Finally, this application will
allow simulation and data steering from/to
48
Infoplaner 02/2008
Fig. 1: Workflow for Clinical End User
tion of the structural, haemodynamic and
biological response to intervention.
@neuCompute/Info
… will provide an infrastructure to support
the integration of data and computing resources
The @neurIST infrastructure will not only
support computationally demanding tasks,
such as complex modelling and simulation,
but will also enable access to public and
protected health databases all over the
world. This should promote the development of corresponding systems for other
disease processes.
IDAC Ireland is responsible for the development and delivery of @neuEndo. This
module will have 2 distinct end-users. The
IDAC Ireland and the TechNet Alliance
IDAC Ireland
At a time when the CAE Market is growing with enormous speed, and in all
sectors, IDAC wants to benefit from a global and well-informed community
to secure its place on the edge of CAE!
IDAC Ireland Ltd is a Computer
Aided Engineering consultancy
based in Dublin. Since it was established in 1997, IDAC has supported companies involved in R&D and
new product development by simulating design performance in an
effort to produce better designs in
less time. IDAC is a certified ANSYS
channel partner and sells all ANSYS
simulation software and provides
training and implementation services. IDAC plans to use technologies and relationships developed in
@neurIST to aid medical device manufacturers in the development of
state of the art implantable devices.
www.technet-alliance.com
www.idacireland.com
IDAC Ireland has been an active Charter Member of the TechNet Alliance
and a Member of the Board of Technology Network Alliance AG since 1999.
As a relatively small Computer Aided Engineering consultancy firm, situated
on the edge of Europe in Ireland’s buzzing capital and favourable economic
environment, IDAC benefits from a global and reliable Network of 2500 CAE
experts and the availability of their expertise. At the bi-annual Member Meetings that traditionally serve as a forum to exchange latest news and developments in the CAE Market, IDAC took the opportunity on several occasions to
present its strong expertise in the fields of medical devices and internet delivery of vertical applications. In this way, several valuable business relationships
of mutual interest could be established through the years.
first is the Medical Device Manufacturer.
@neuEndo will provide an expert, automated tool directly to stent designers to allow them to simulate the structural and
fluid flow performance of proposed stent
designs. New stent geometries can be uploaded and simulated for structural performance in a matter of hours, allowing
the stent designer to assess many variations quickly and cost effectively. The effect
on haemodynamics of new stent designs
implanted in diseased vessels can also be
assessed allowing the designers to choose
stent pattern shapes which produce beneficial effects on blood flow.
The second is the clinical end-user. Typically
this would be the neuroradiologist who is
treating a patient who has already been
diagnosed as having a cerebral aneurysm.
The neuroradiologist must decide what
treatment is most appropriate for the patient. This will depend on several factors –
age, medical history, genetic profile, size
and shape of the aneurysm. @neuEndo will
allow the clinician to run simulations to
better understand the haemodynamics of
the diseased vessel. Simulations can also
be carried out with a stent implanted to
determine its effect on critical measures
such as pressure in the aneurysm, flow
through the neck of the aneurysm, and
shear stress on the wall of the aneurysm.
This additional information should help the
clinician to choose the best possible treat<<
ment plan for the patient.
✒|
Author
Derek Sweeney, IDAC Ireland
For further information on @neurIST,
please visit www.aneurist.org
Fig. 2: Workflow for Medical Device Designer
Infoplaner 02/2008
49
Software
Softwarelösungen von CADFEM
Weitere CADFEM Softwareprodukte
(Standalone & komplementär
zu ANSYS):
• ANSYS Professional NLT/Structural/Mechanical/Multiphysics
Strukturmechanik, Strömungsmechanik, Temperaturfelder, Elektronik, Elektromagnetik und Multiphysik in einem
Programm und in einer Benutzerumgebung.
EXPLIZITE STRUKTURMECHANIK
• LS-DYNA
Crash, Falltest, Umformung u.a
• LS-OPT
Successive Response Surface Method
• LS-PrePost
Pre-/Postprocessor zu LS-DYNA
BLECHBAUTEILENTWICKLUNG
• ANSYS DesignSpace
und ANSYS Professional NLS
Konstruktionsnahe Berechnung im
3D CAD-Umfeld
Direkte Anbindung an ANSYS Workbench über die Schnittstelle „ANSYS
Workbench for LS-DYNA“
• ANSYS CFX und FLUENT
Strömungssimulation
Ausführliche Informationen zu LS-DYNA
und AUTODYN/explizite FEM auf Seite 40 ff.
• ANSYS ICEPAK Produktfamilie
Thermisches Management in der
Elektronik
BETRIEBSFESTIGKEIT
• ANSYS AUTODYN
Explizite Berechnung von Blast, High
Velocity Impact u.a.
Ausführliche Informationen zu ANSYS
auf Seite 10 ff.
eCADFEM: FEM-Software flexibel & bedarfsgerecht mieten
eCADFEM ist ein Service der CADFEM
GmbH, der bedarfsgerecht und mit
sekundengenauer Abrechnung – daher besonders wirtschaftlich – die
Nutzung weltweit führender Simulationsprogramme ermöglicht. Über
das Internet bietet eCADFEM unmittelbaren Zugriff auf ANSYS und weitere FEM-Lösungen und gewährleistet dabei dem Anwender ein Höchstmaß an Flexibilität und Kostenkontrolle.
www.eCADFEM.com
50
Infoplaner 02/2008
MATERIAL / MULTISKALEN
• DIGIMAT
Nichtlineare Berechnung von
Materialmikrostrukturen
• MaterialStudio
Multiskalensimulation
• ESAComp
Berechnung von Composites
• IDAC Materialdatenbank
Database für ANSYS Workbench
• FTI FASTFORM
One-Step-Solver zur Bewertung der
Umformbarkeit
• FTI FASTBLANK
Berechnung von Platinenzuschnitten
• FTI BLANKNEST
Optimale Schachtelung von Platinen
• FTI PROGNEST
Schachtelung für Folgeverbundprozesse
• FTI COST OPTIMIZER
Optimierung von Materialkosten
• eta/DYNAFORM
Umformsimulation
• RIFEST
Bewertung von FEM-Ergebnissen nach
FKM-Richtlinie
• SAFD
Statistische Auswertung von Schwingversuchen
• RANfat
Lebensdauerbewertung für Random
Vibration
• AutoFENA3D
Automatischer FKM-Nachweis
in ANSYS
Viele FTI Produkte sind Standalone und
CAD-, v.a. Catia-integriert verfügbar.
OPTIMIERUNG
MECHATRONIK
• optiSLang
Robustheitsbewertung und Multidisziplinäre Optimierung
• TOSCA
Parameterfreie Topologie-, Formund Sickenoptimierung
• CASPOC
Systemintegration & Leistungselektronik
• Mor for ANSYS
Schnittstelle von ANSYS zur Systemsimulation
SCHWEISSEN
• VirtualWeldShop
Simulation von Schweißen, Wärmebehandlung, Verzug
LACKIEREN
AKUSTIK
• WAON
Schneller Solver zur Berechnung der
Schallabstrahlung auch sehr großer
Modelle
• SBSound
Körperschallbewertung schwingender
Strukturen
• VirtualPaintShop
Simulation des Lackierprozesses von
Automobilkarosserien und Blechbaugruppen
BIOMECHANIK
• AnyBody
Muskuloskelettale Analyse (Ergonomie,
Orthopädie u.v.m.)
Weiterbildung
Berufsbegleitend zum Master – eine
Weiterbildung, die sich rechnet
esocaet steht für European School of Computer Aided Engineering Technology. Es ist ein junger
Unternehmensbereich der CADFEM GmbH, der sich die softwareunabhängige, hochschulnahe Weiterbildung
auf dem Gebiet des CAE zur Aufgabe gemacht hat. Derzeit bietet esocaet den Studiengang Applied
Computational Mechanics (Master of Engineering) an. Weitere Lehrangebote werden folgen.
esocaet – rechnet sich
für den Studierenden
Der Studiengang Applied Computational
Mechanics bietet eine mittelfristige Option
für Studenten der Ingenieurwissenschaften, die ihre unbezahlte Studienzeit verkürzen wollen. Sie können bereits als Bachelor in ein Unternehmen eintreten und dort
Geld verdienen. Während des berufsbegleitenden Studiums wird das Gehalt zumeist ohne Einschränkungen weiter bezogen. Damit hat der Teilnehmer, auch wenn
er die Studiengebühr anteilig selbst auf-
inhalte mit. Ein früher Start in das Berufsleben bietet ihnen bessere Karrierechancen und Vorteile bei der späteren Bemessung der Rente.
esocaet – rechnet sich
für das Unternehmen
Dazu einige Beispiele:
Qualifizierter Ingenieurnachwuchs: In
einem jüngst veröffentlichten Interview in
den VDI nachrichten (13.06.08) stellt
Wolfgang Marchow, Arbeitsdirektor der
Neue Perspektiven für Mitarbeiter: Die
Bedeutung der Simulation in der Produktentwicklung nimmt deutlich zu. Da die Entwicklungsbudgets dafür aber oft nicht in
gleichem Maße erhöht werden, kommt es
häufig zu einer Umverteilung der Gelder
vom realen Versuch zugunsten der Simulation. Frei werdenden Mitarbeitern aus der
Entwicklung im Rahmen des Masterstudienganges eine Ausbildung für neue Aufgabengebiete zu geben, stellt in diesem
Fall eine interessante Alternative für das
Unternehmen dar.
Analog bietet der Masterkurs sich an, motivierten Konstrukteuren die Möglichkeit
einer innerbetrieblichen Weiterentwicklung
zu geben. Vielfältige Schnittstellen zwischen Konstruktions- und Berechnungssoftware erfordern in Zukunft auch für Mitarbeiter der konstruktionsbegleitenden Simulation eine verstärkte Ausbildung in diesem Gebiet.
Simulation in der Produktentwicklung: Im berufsbegleitenden Masterstudiengang Applied Computational Mechanics erhalten die
Studierenden von hochkarätigen Lehrbeauftragten aus Industrie und Hochschule umfassendes Praxiswissen mit dem notwendigen
theoretischen Hintergrund.
bringen muss, einen klaren finanziellen Vorteil gegenüber Studierenden eines VollzeitMasterstudiums.
Der Lernerfolg im berufsbegleitenden Studium ist aufgrund der vorhergegangenen
erforderlichen Berufspraxis intensiver: Die
Teilnehmer sind hoch motiviert und bringen ein tiefes Verständnis für die Lehr-
52
Infoplaner 02/2008
Bosch-Gruppe, dar, wie sein Unternehmen
dem Mangel an Hochschulabsolventen begegnet. Bosch hat dieses Jahr Bedarf an
1500 Hochschulabsolventen, die nicht leicht
zu finden sind. Deshalb werden verstärkt
Bachelor-Absolventen angeworben, die
nach einer Arbeitsphase später den Master
nachholen können. Das esocaet Angebot
passt hervorragend zu dieser Strategie.
Führungsnachwuchs für internationale Entwicklungszentren: Unternehmen,
die Entwicklungsabteilungen im Ausland
haben, insbesondere in Asien und Südamerika, bietet sich die Möglichkeit, hochbegabte Mitarbeiter für zwei Jahre nach
Deutschland zu holen, damit diese dort die
Arbeitsprozesse der Mutterfirma verstehen.
Parallel erhalten sie bei unserem Masterstudiengang die erforderliche vertiefte Ausbildung in der rechnerischen Simulation.
Das erworbene Wissen befähigt sie in Zukunft verantwortungsvolle Aufgaben in
ihrem Heimatland zu übernehmen.
Für Unternehmen, die ohne Risiko Berechnungsaufgaben ausgliedern wollen,
bieten wir die Option „smart outsourcing“
an. Unsere Partnerfirmen in Indien, China,
Brasilien und USA wählen nach spezifizierten Anforderungen qualifizierte Inge-
Weiterbildung
Das Studium
Die Idee, den berufsbegleitenden
Masterstudiengang Applied Computational Mechanics zu entwickeln,
wurde 2003 geboren. Zusammen
mit europäischen Partnern und den
Fachhochschulen Landshut und Ingolstadt wurde der Gedanke ausgearbeitet und verfeinert. Es folgte
eine Antragsstellung im Förderprogramm Leonardo da Vinci der EU.
Die Gutachter bewerteten das Projekt als „innovativ“ und haben 2004
den Zuschlag gegeben. Bereits im
September 2005 begann der erste
Studiengang, der Ende 2007 zur
Graduierung der ersten 8 Studenten
führte. Mit den Jahrgängen 2006,
2007 und 2008 zählen wir bisher
rund 40 Studenten aus Deutschland,
anderen europäischen Ländern und
Asien.
Fokussierung auf das Thema rechnerische Simulation deckt somit eine
Nische ab, die von den Hochschulen
nicht in dieser Intensität angeboten
wird.
Modular, berufsbegleitend,
industrienah
Das Studium ist modular aufgebaut
und wird wochenweise und an Wochenenden abgehalten. Die Unterrichtssprache ist Englisch.
Fokus Simulation
Die Lehrbeauftragten rekrutieren
sich aus Professoren der beiden beteiligten Fachhochschulen, mehreren
Universitäten und aus der Industrie,
so auch von CADFEM. Der Studiengang wurde durch die ASIIN (deutsche Fachakkreditierungsagentur für
Studiengänge der Ingenieurwissenschaften, der Informatik, der Naturwissenschaften und der Mathematik) akkreditiert.
Unser Studiengang ergänzt das Angebot der Hochschulen. Er ist für
diejenigen interessant, die sich speziell im Bereich der Simulation innerhalb der virtuellen Produktentwicklung ausbilden möchten. Die Inhalte
orientieren sich an den Bedürfnissen
der Industrie – was aber nicht heißt,
dass theoretisches Hintergrundwissen vernachlässigt wird. Seine klare
Zulassungsvoraussetzungen sind:
• ein akademischer Abschluss
(mindestens Bachelor) mit guten
Noten,
• gute Kenntnisse der englischen
Sprache,
• eine mindestens zweijährige
Berufspraxis (in Ausnahmefällen
ein Jahr).
Das Studium Applied Computational
Mechanics zählt zur Weiterbildung,
die vom Staat finanziell nicht direkt
gefördert wird. Deshalb sind Studiengebühren notwendig, um Professoren, Lehrbeauftragte und die
wichtige Hochschulinfrastruktur inklusive Laboren und Bibliotheken
mitzufinanzieren. Nicht zu vergessen
ist jedoch die indirekte finanzielle
Förderung des Staates für Teilnehmer und Unternehmen über Steuervorteile für die Finanzierung von
Weiterbildung.
Nach den äußerst positiven Rückmeldungen der ersten Absolventen
wurde zu Beginn des Jahres ein
Scientific and Industrial Advisory
Board (SIAB) eingerichtet, das regelmäßig die Ausrichtung und Qualität
des Studiums beurteilen wird. Die
Beisitzer des Boards sind sowohl
Hochschulprofessoren als auch
Industrievertreter, u.a. von BMW.
Gut gerüstet möchten wir so den
Studiengang etablieren und verstärkt um Studenten werben.
Ansprechpartner esocaet
Anja Vogel, CADFEM Grafing
Christine Bundlechner,
CADFEM Grafing
Tel. +49 (0) 80 92-70 05-52
www.esocaet.com
nieure aus. Diese arbeiten dann während
eines zweijährigen Praktikums beim beauftragenden Unternehmen und besuchen
parallel den Masterstudiengang. Danach
werden sie für zwei bis drei weitere Jahre
bei unserem ausländischen Partner Berechnungsaufgaben für den jeweiligen Auftraggeber durchführen. Diese sind typischerweise vollständige Variantenberech-
nungen, für die während des Aufenthaltes in Deutschland ausreichend Erfahrung
und Wissen aufgebaut wurde.
Zeiten des Ingenieurmangels erfordern
neue Konzepte der Personalentwicklung.
Eine verstärkte Förderung der Weiterbildung begabter Mitarbeiter wird dabei für
Unternehmen immer wichtiger. Insbeson-
dere Unternehmen in strukturschwachen
Gebieten können so ihren Ingenieuren
einen besonderen Anreiz bieten. Gerne beraten wir Sie individuell zu den vielfältigen
<<
Möglichkeiten.
Infoplaner 02/2008
53
Veranstaltungstipps und Buchempfehlungen
Veranstaltungen
AMB 2008
Internationale Ausstellung für
Metallbearbeitung
09. – 13. September 2008
Stuttgart, Neue Messe
www.amb-messe.de
Sie finden CADFEM in Halle 4
an Stand C36.
TCN CAE 2008 & EnginSoft
Conference 2008
International Conference on
Simulation Based Engineering
and Sciences
16. – 17. Oktober 2008
Venedig (I), NH Laguna Palace Hotel
www.consorziotcn.it
electronica 2008
23. Weltleitmesse für Komponenten, Systeme, Applikationen
11. – 14. November 2008
München, Neue Messe
www.electronica.de
Sie finden CADFEM im
Software-Village in Halle C6.
Sie finden CADFEM in der
begleitenden Fachausstellung.
FISITA 2008
World Automotive Congress
14. – 19. September 2008
München, International Congress
Center ICM
www.fisita2008.com
ANSYS Conference
& 26. CADFEM Users´ Meeting
22. – 24. Oktober 2008
Darmstadt, darmstadtium
wissenschaft l kongresse
Sie finden CADFEM und ANSYS
Germany an Stand F3.
Inspiring Engineering: Über 250
Vorträge und Workshops zum CAE.
10. Bayreuther 3D-Konstrukteurstag
24. September 2008
Universität Bayreuth, Fakultät für
Angewandte Naturwissenschaften
www.uni-bayreuth.de/departments/konstruktionslehre
Simulationswerkzeuge
für die Marine und
Offshore-Industrie
Fachseminar
05. November 2008
Hamburg, Hotel Hafen
CADFEM unterstützt die Veranstaltung als Aussteller und mit einem
Fachvortrag zur konstruktionsnahen
Simulation.
CADFEM beteiligt sich an dieser
Veranstaltung von ANSYS Germany
GmbH mit einem Beitrag zur Strukturmechanik.
MATERIALICA 2008
11. Internationale Fachmesse
für Werkstoffanwendungen,
Oberflächen und Product
Engineering
München, Neue Messe
www.materialica.de
PTC World-Conference 2008
11. – 12. November 2008
Darmstadt, darmstadtium
wissenschaft l kongresse
www.ptcworld.org/Germany
Sie finden CADFEM in Halle C4
an Stand 329a.
54
Infoplaner 02/2008
WOSt – Weimarer Optimierungsund Stochastiktage 5.0
20. – 21. November 2008
Weimar, DORINT Hotel
www.dynardo.de
Simvec
VDI Tagung zur Berechnung und
Simulation im Fahrzeugbau 2008
26. – 27. November 2008
Baden-Baden, Kongresshaus
www.simvec.de
Sie finden CADFEM und ANSYS
Germany gemeinsam in der begleitenden Fachausstellung.
Euromold 2008
03. – 06. Dezember 2008
Frankfurt/M., Messegelände
www.euromold.com
Sie finden CADFEM in Halle 6.0
an Stand C66.
Veranstaltungstipps und Buchempfehlung
Buchempfehlung
Technische Mechanik 1 - 4
Band 1: Statik
Gross, Dietmar; Hauger, Werner; Schröder, Jörg; Wall,
Wolfgang A.; 9., vollst. neu bearb. Aufl., 2006, X, 292 S.,
184 Abb., Springer-Lehrbuch, ISBN: 978-3-540-34087-4
Band 3: Kinetik
Wolfgang A.; 10. Aufl., 2008, IX, 333 S.,
Springer-Lehrbuch, ISBN: 978-3-540-68422-0
Band 2: Elastostatik
Wolfgang A.; Technische Mechanik 2; 9. vollst. neu bearb.
Aufl., 2007, X, 308 S., 280 Abb., 140 in Farbe.,
Band 4: Hydromechanik, Elemente der Höheren
Mechanik, Numerische Methoden
Gross, Dietmar; Hauger, Werner; Wriggers, Peter; 6., vollst.
neu bearb. Aufl., 2007, XII, 482 S., 213 Abb. in Farbe.,
Anzeige
Vierbändiges Lehrbuches über Technische
Mechanik für Ingenieurstudenten aller
Fachrichtungen. Ziel des Werkes ist es, das
Verständnis der wesentlichen Grundgesetze der Mechanik zu vermitteln und die
Fähigkeiten zu entwickeln, mit Hilfe der
Mechanik Ingenieurprobleme zu formulieren und selbständig zu lösen.
Infoplaner 02/2008
55
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FKM-Richtlinie Bruchmechanik, deutsch: „Bruchmechanischer
Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile“,
2. Ausgabe 2004, EUR 200,– inkl. MwSt.
FKM-Richtlinie Bruchmechanik, englisch: „Fracture Mechanics Proof of Strength for Engineering Components“,
2nd edition 2004, EUR 200,– inkl. MwSt.
FKM-Richtlinie Festigkeit, deutsch:
„Rechnerischer Festigkeitsnachweis“,
5. erweiterte Ausgabe 2003, EUR 200,– inkl. MwSt.
FKM-Richtlinie Festigkeit, englisch:
„Analytical Strength Assessment“,
5th revised edition 2003, EUR 180,– inkl. MwSt.
Hinweise
Alle Preise Stand Juli 2008. Angebote freibleibend. Die Bestellung ist verbindlich, der Kaufvertrag kommt bei Büchern mit Zusendung an den Kunden
zustande. Bei Softwarelieferungen muss der Kunde durch Entsiegeln der Packung einen gesonderten Lizenzvertrag akzeptieren oder die Ware zurückschicken. Kunden, die nicht Unternehmer sind, steht ein zweiwöchiges Widerrufsrecht zu. Achtung: Für Schweiz und Österreich gelten andere Preise!
Nähere Informationen erhalten Sie bei der CADFEM AG, Schweiz bzw. der CADFEM (Austria) GmbH, Österreich.
Absender
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Firma / Hochschule
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Abteilung / Institut
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Name, Vorname
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Titel
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Straße
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PLZ (Straße) und Ort
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Postfach
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PLZ (Postfach) und Ort
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Telefon
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Fax
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Land
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E-Mail
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Datum / Unterschrift
Fachbücher und Lernsoftware:
CADFEM GmbH · Marktplatz 2 · 85567 Grafing b. München · Telefon +49 (0) 80 92-70 05-0 · E-Mail [email protected] · www.cadfem.de
56
Infoplaner 02/2008
www.cadfem.de
CADFEM DEUTSCHLAND
CADFEM SCHWEIZ/AUSTRIA
PA RT N E R C Z / P L
CADFEM BETEILIGUNGEN
CADFEM GmbH
Zentrale Grafing
Marktplatz 2
85567 Grafing b. München
Deutschland
Tel. +49 (0) 80 92-70 05-0
Fax +49 (0) 80 92-70 05-77
www.cadfem.de
Schweiz
CADFEM AG
Zentrale Aadorf
Wittenwilerstraße 25
8355 Aadorf
Schweiz
Tel. +41 (0) 52-3 68 01-01
Fax +41 (0) 52-3 68 01-09
www.cadfem.ch
DYNARDO GmbH
Luthergasse 1d
99423 Weimar
Deutschland
www.dynardo.de
Geschäftsstelle Dortmund
Emil-Figge-Straße 80
44227 Dortmund
Deutschland
Tel. +49 (0) 231-9 74 25 68-0
Geschäftsstelle Hannover
Pelikanstr. 13
30177 Hannover
Tel. +49 (0) 511-39 06 03-0
Fax +49 (0) 511-39 06 03-25
Geschäftsstelle Stuttgart ❋
Leinfelder Str. 60
70771 Leinfelden-Echterdingen
Deutschland
Tel. +49 (0) 711-99 07 45-0
Fax +49 (0) 711-99 07 45-99
❋ Neue Adresse
ab 10. September 2008
Österreich
CADFEM (Austria) GmbH
Heumühlgasse 11
1040 Wien
Österreich
Tel. +43 (0)1-5 87 70 73
Fax +43 (0)1-5 87 70 73-19
www.cadfem.at
Partner:
Tschechische Republik
SVS FEM s.r.o.Skrochova
42615 00 Brno-Zidenice
Tschechische Republik
Tel. +42 (0) 543 254 554
Fax +42 (0) 543 254 556
www.svsfem.cz
PlastSim GmbH
Hohenhofener Str. 58
83026 Rosenheim
Deutschland
www.plastsim.com
AeroFEM GmbH
Aumühlestrasse 10
6373 Ennetbürgen
Schweiz
www.aerofem.com
Componeering Inc.
Itämerenkatu 8
00180 Helsinki
Finnland
www.componeering.com
ˆ
Geschäftsstelle Chemnitz
Cervantesstraße 89
09127 Chemnitz
Deutschland
Tel. +49 (0) 371-26 70 60
Fax +49 (0) 371-74 21 06
CADFEM AG
Geschäftsstelle Lausanne
Avenue de Cour 74
1007 Lausanne
Schweiz
Tel. +41 (0) 21-60 17 08-0
Fax +41 (0) 21-60 17 08-4
ˆ
Geschäftsstelle Berlin
Breite Straße 2a
13187 Berlin
Deutschland
Tel. +49 (0) 30-4 75 96 66-0
Fax +49 (0) 30-4 75 96 66-21
inuTech GmbH
Fürther Straße 212
90429 Nürnberg
Deutschland
www.inutech.de
Polen
MESco
ul.Górnicza 20A
42-600 Tarnowskie Gory
Polen
Tel. +48 (0) 3 27 68 36-36
Fax +48 (0) 3 27 68 36-35
www.mesco.com.pl
CCA Engineering Simulation Software
(Shanghai) Co., Ltd
RM. 918, No. 777 Zhao Jia Bang Rd.
200032 Shanghai
China
www.cca-es.com
CADFEM Engineering Services India
PVT Ltd.
H.No: 48, 1st Floor
Parkview Enclave, Old Bowenpally
Hyderabad – 500011
Indien
www.cadfem.in
OZEN Engineering, Inc.
Ozen Engineering Inc.
CU-ICAR
5 Research Drive
Greenville, SC 29607
USA
www.ozeninc.com
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www.technet-alliance.com

Materialdesign durch Simulation

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