FEM-Simulationen / Finite-Element-Analysen (FEA)
Immer größere Anforderungen werden an die Festigkeit der Bauteile gestellt. Das Material soll noch besser ausgenutzt werden, meist sollen leichtere und steifere Konstruktionen entwickelt werden.
Mit FEM-Simulationen können beliebige Körper, Baugruppen und Strukturen hinsichtlich ihrer statischen und dynamischen Festigkeit untersucht werden.
Bei statischen Struktur-Analysen bleiben Lasten und Randbedingung während der Berechnung konstant, die Zeit ist unerheblich. Untersucht werden z.B. Spannungen und Verformungen unter einer konstanten Last. Dabei können lineare oder nichtlineare Materialgesetze zur Anwendung kommen.
Bei dynamischen FEM-Analysen spielt die Zeit eine wesentliche Rolle. In abstrakter Form ist das z.B. bei Untersuchungen zur Dauerfestigkeit bzw. Betriebsfestigkeit oder bei Eigenfrequenzanalysen bzw. Vibrationen. Explizit aufgelöst wird die Zeit z.B. bei stoßhaften Schock-Belastungen oder Crash-Simulationen
Ausgewertet werden z.B.
- Spannungen und Verformungen
- örtliche Belastungsspitzen
- Kräfte in Kontakten und Verbindungen
- Eigenformen bei Schwingungen
- Materialauslastungen für Untersuchungen zu Dauer- und Betriebsfestigkeiten
- Wärmefluss und Wärmespannungen
Nutzen der FEM-Berechnung
Wir können in der frühen Entwicklungsphase helfen, um die Entwicklungszyklen zu reduzieren und somit Kosten zu sparen. Sie entwickeln durch Festigkeitsberechnungen ein noch besseres Verständnis für Ihre Produkte und es wird somit auch für künftige Projekte ab den ersten Simulationsergebnissen zusätzliches Knowhow generiert.
Unsere Leistungen
Mit FEM-Berechnung können sehr vielfältige Fragestellungen beantwortet werden. Bei einer einmaligen Belastung der Produkte können u.a. die Sicherheitsfaktoren, die Verformungen, Spannungen und Dehnungen ermittelt werden. Fragestellungen zur Stabilität, z.B. auf Kippsicherheit können beantwortet werden. Dies gilt für elastische Materialausnutzung und auch für nichtlineare Bereiche mit großen Verschiebungen, komplexen Belastungen und Kontakten.
Wenn die Produkte mehrfach einer Last ausgesetzt werden, können wir die Lebensdauer bestimmen und prüfen, ob Dauerfestigkeit vorliegt. Durch diese Untersuchung können Produktausfälle wie z.B. durch einen Ermüdungsbruch verhindert werden.
Produkte können auch einer Schwingungslast unterliegen. Mit Schwingungsanalysen können wir Eigenfrequenzen oder die Antwort einer angeregten Schwingung auf die Bauteile ermitteln. So können mögliche Resonanzen entdeckt werden und Strategien entwickelt werden, um diese zu verhindern.
Wir bieten zusätzlich zu den Ergebnissen bei Bedarf einen prüffähigen Bericht an, der für die technische Prüforganisation wie z.B. den TÜV verwendet werden kann. Nach geeigneter Norm werden im Bericht u.a. die Festigkeit der Bauteile mit den dazu gehörigen Sicherheitsfaktoren ausgewiesen.
Überblick über unsere Leistungen:
- linear statische FEM-Berechnung
- nichtlineare FEM-Berechnungen
- thermische FEM-Berechnungen
- prüffähiger Bericht
- Schraubenberechnung nach VDI2230
- Schweißnahtbewertung
- Auslegung nach FKM-Richtlinie
- Dichtungen
- Co-Simulation, FSI
- Eigenfrequenzen und Schwingungsformen
- Resonanzverhalten bei angeregten Schwingungen und stoßhaften Belastungen
- Knicken und Beulen
- Fallprüfungen
- Optimierung