cadfem-software
Seite Drucken
Zurück
30.9.2014 : 19:51 : +0200
Direktkontakt Vertrieb
Schweiz
Österreich
Deutschland

internal linkKontaktformular
Anwendungsbeispiele
Fachgebiet
Produkt
Beispiele
Seminarveranstaltungen
Broschüren
eCADFEM
Engineering Software on Demand
external linkwww.ecadfem.com
eCADFEM

ANSYS Explizite Strukturmechanik

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. 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 in ANSYS Workbench integrierbar. Somit stellt ANSYS auch für die explizite Strukturmechanik hervorragende Werkzeuge zur Verfügung.

Die ANSYS Produktpalette bietet zur Lösung expliziter Strukturmechanik Problemstellungen drei verschiedene Produkte an: ANSYS Explicit STR, AUTODYN und LS-DYNA.

ANSYS Explicit STR

Neu eingeführt in ANSYS 12.0 ist ANSYS Explicit STR, das erste explizite Strukturmechanik-Produkt, das direkt in ANSYS Workbench integriert ist (Preprocessing, Solve, Postprocessing). Es basiert auf dem strukturmechanischen Teil (Lagrange-Teil) von ANSYS AUTODYN, welches den Anwendern hochdynamischer Berechnungen von Strukturen, Flüssigkeiten, Gasen und deren Interaktion bekannt ist. Bestehende, erfahrene ANSYS Workbench Anwender werden erleben, dass nur wenig Zusatzwissen nötig ist, um ANSYS Explicit STR zu nutzen.

Mit ANSYS Explicit STR lassen sich typische explizite Aufgabenstellungen wie z.B. hochgradig nichtlineare Probleme, Schockwellenausbreitung, Falltest-, Traglast und Versagensanalysen effizient lösen.

AUTODYN

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 wurde AUTODYN u.a. bei der Planung des Deutschen Pavillons auf der Expo 2000 und des Solow Buildings in New York erfolgreich eingesetzt.

LS-DYNA

Die Hauptanwendungsgebiete von LS-DYNA liegen in der 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.

Analysearten

ANSYS Explizite Strukturmechanik stellt Ihnen folgende Analysearten zur Verfügung:

  • Nichtlineare transient dynamische Analyse
  • Mehrkörpersimulation (auch gekoppelt mit FEM)
  • Nichtlineare Beul- und Stabilitätsanalyse

Elementbibliothek

Große Deformation sowie das Versagen und Aufbrechen von Material benötigen spezielle Elementformulierungen, die über eine reine lagrangesche Betrachtungsweise hinaus gehen. ANSYS Explizite Strukturmechanik bietet hierzu sowohl ALE- und Euler-basiert Ansätze als auch netzfreie Verfahren zur Lösung dieser Problemklasse an. Weiterhin erlauben die netzfreien Methoden 'Element Free Galerkin (EFG)' und 'Smooth Particle Hydrodynamics (SPH)' die Berechnung von Materialseperation im Fall von hochdynamischen Lastfälle, z.B. Vogelschlag oder Schneidprozesse. 

Darüber hinaus stehen spezielle Elemente und Materialformulierung zur Abbildung des Versagens von Klebeverbindungen in Kombination mit Energiedissipation zur Verfügung:

  • 1D: Masse, Feder, Stab, Balken
  • 2D: Solid, Schale
  • 3D: Solid, Solid-Schale
  • Verbindungselemente: Kontakt, Gelenk, Klebeverbindung
  • ALE/Euler
  • Netzfreie Verfahren SPH und EFG

Über benutzer-definierte Schnittstellen können auch eigene Elemente implementiert werden.

Materialbeschreibung / Nichtlinearitäten

Nichtlineares Materialverhalten tritt bei den typischen Anwendungsgebieten üblicherweise auf und muss zur realistischen Abbildung des Strukturverhaltens berücksichtigt werden.

 

ANSYS verfügt über eine Vielzahl nichtlinearer Materialklassen, mit denen verschiedene Effekte der Werkstoffe numerisch abzubilden sind:

  • Hyperelastizität
  • Plastizität
  • Viskoelastizität
  • Viskoplastizität
  • Schädigungsmodelle
  • Materialversagen und -löschung

Sollte ein Materialgesetz nicht verfügbar sein, können eigene Materialgesetze über benutzer-definierte Schnittstelle implementiert werden.

Kontakte

Ob Kontakt untereinander als auch mit sich selbst (Selbstkontakt), beides kann mit den in ANSYS explizit Strukturmechanik vorhandenen Kontaktformulierungen bearbeitet werden. Zusätzlich kann auch Kontakt bei Materialversagen und Elementlöschung infolge neuer Oberflächen berücksichtigt werden. Hierbei können die Kontakte Verklebungen mit/ohne Versagen darstellen als auch reibungsfrei oder reibungsbehaftet sein. Eine generelle Kontaktsituation, bei der im Vorfeld noch nicht bekannt ist wer mit wem kontaktiert, kann über eine Körperinteraktion schnell und einfach realisiert werden.

Produktübersicht ANSYS Explizite Strukturmechanik

ANSYS
Explicit STR
ANSYS
AUTODYN
ANSYS
LS-DYNA
Physik
Strukturmechanik x x x
Fluid x x
Fluid Struktur-Interaktion x x
Solver Funktionen
Lagrange x x x
Euler x x
Arbitrary Lagrangian-Eulerian x x
Smooth Particle Hydrodynamic x x
Element Free Galerkin x
Verteiltes Rechnen (HPC Lizenz) x x
Program Funktionen
Allgemeiner Kontakt x x x
Element Löschung x x x
Parameter Manager x x
Diskrete Bewehrung x
Funktionen für Explosion und Ansprengung (Materialmodelle, Remapping von Druckwellen) x
Funktionen für Metallumformung (Materialmodelle, adaptive Netzverfeinerung, Kontakte) x
Funktionen für Automobil-Crash (Sicherheitsgurt, Gurtaufroller, Gurtvorspanner, Airbag) x
Spezielle Pre- und Postprozessoren
LS-PrePost x
AUTODYN PrePost x
FE-Modelle
Dummies, Barriers, Cars, Trucks x