ANSYS Implizite Strukturmechanik

Verschiedene Detailgrade in Berechnungsmodellen werden durch die klassischen Elementformen abgebildet

• Balkenelemente für Fachwerk-Strukturen
• Schalenelemente für Flächenmodelle
• Volumenelemente für ausdetaillierte Volumenmodelle
• Vollständige Bibliothek für 2D und 3D Aufgaben
• Auch mit direkter Koppelung verschiedener Physiken

Darüber hinaus bietet ANSYS besondere Elementformulierungen wie z. B.

• SolidShell-Elemente, die die Vorteile von Schalen und Volumen kombinieren und damit die Berechnung von großen Blech-Baugruppen hinsichtlich Modellier- und Rechen-Geschwindigkeit sowie der Abbildung von 3D Effekten revolutionieren.
• Hyperelastischer linearer Tetraeder: Ebenfalls revolutionär ist die Verwendung dieses Elements für Gummiberechnungen. Mit geringstem Modellieraufwand können beliebig komplexe Strukturen vernetzt und extremen Dehnungen unterworfen werden.
• Klebeverbindung und metallische Dichtungen: Deren komplexes Verhalten wird mit speziell darauf abgestimmten Elementen mit passender Materialformulierung abgebildet
• Kontakte: hoher Grad an Automatisierung bei der Erstellung der Kontaktbereiche. Unterstützung aller Elementformen und Kontaktformen (Flächen, Linien, Punkt Kontakte). Unterstützung flexibler und starrer Kontaktflächen. Umfassende Steuerung verschiedener physikalischer Eigenschaften am Kontaktbereich (z.B. kontaktdruckabhängige elektrische Leitfähigkeit)
• Gelenke:. Gelenke erlauben mit wenig Aufwand prozessorientierte Randbedingungen zu definieren und finden Einsatz im MKS Modul von ANSYS.
• Pipeelemente für die Simulation von Rohrleitungen im Kraftwerksbau oder im Offshore-Bereich

Viele Anwendungsfälle liefern erst mit nichtlinearen Materialverhalten eine gute Ergebnisqualität. ANSYS verfügt über eine Vielzahl nichtlinearer Materialklassen, mit denen verschiedene Effekte der Werkstoffe numerisch beschrieben werden können:

• Hyperelastizität (z. B. Elastomere) inkl. Schädigung
• Plastizität (Belastung oberhalb der Fließgrenze mit bleibender Deformation)
• Viskoelastizität (z. B. Kunststoffe)
• Viskoplastizität (z. B. Metalle unter hohen Temperaturen)
• Kriechen und Relaxation
• Kleben
• Dichtungen
• Isotropes und anisotropes Materialverhalten

Sollte ein ausgefallenes Materialmodell nicht verfügbar sein können problemlos eigene Materialroutinen implementiert werden. So wurde z.B. von CADFEM ein Materialmodell für das Pressen von Metallpulvern (Sinterprozess) entwickelt.

Innerhalb ANSYS stehen äusserst leistungsfähige Kontaktalgorithmen bereit, die wegweisend sind, was universellen Einsatz, Beeinflussung der Berechenbarkeit großer Modelle, robustes Konvergenzverhalten, Rechengeschwindigkeit und Genauigkeit betrifft.

• Flexibel-Flexibel, Starr-Flexibel, Starr-Starr
• Selbstkontakt
• Verbund, tangential frei, abhebend, mit und ohne Reibung
• 2D/3D, Punkt, Linien, Flächenkontakte
• umfassende physikalische Eigenschaften (Reibgesetze, Leitfähigkeiten, eindringender Fluiddruck,…)
• Algorithmen: Pure Penalty, Pure Lagrange, Augmented Lagrange, MultiPointConstraints

Die Erstellung der Kontaktzonen erfolgt automatisch und kann nacheditiert werden. Der Benutzer hat lediglich die Aufgabe das gewünschte physikalische Verhalten zu definieren.

So lassen sich komplexe Kontaktsituationen und große Strukturen miteinander kombinieren, um dem Anwender die Möglichkeit zu geben, auch mit detaillierten Geometrien ohne großen Vereinfachungs-Aufwand anspruchsvolle Kontakt-Situationen in kurzer Zeit zu analysieren. Beispielsweise benötigen nichtlineare Kontakt-Berechnungen von Schiffsdiesel-Motorblöcken mit ca. 10 Mio Freiheitsgraden und mehreren Lastfällen auf Standard-Workstations lediglich eine Nacht Berechnungszeit.

ANSYS nCode DesignLife ist ein Softwarepaket für prozessorientierte Betriebsfestigkeitsanalysen, die auf Finite-Element-Berechnungen basieren.

Ziel dieser Berechnungen sind die Identifikation von kritischen Bereichen der Struktur und die Berechnung der zu erwartenden Lebensdauer. ANSYS nCode DesignLife basiert auf nCodeDT, dem Fatigue Solver, der auch im Standalone Produkt nCode der Firma HBM (www.hbm.com) verwendet wird. Zusätzlich zu den allgemeinen spannungs- und dehnungsbasierten Konzepten werden auch anerkannte Verfahren zur Analyse von Schweißnähten und Punktschweißverbindungen zur Verfügung gestellt. Die Auswirkungen von harmonischen und statistischen Belastungen (PSD) können direkt im Frequenzbereich analysiert werden.

Mit ANSYS nCode DesignLife kann man

• Schnell und einfach Standardanalysen durchführen, die nur minimale Eingaben durch den Benutzer erfordern.
• Schnell und effektiv die Lebensdauer von Konstruktionen berechnen
• Durch intelligente Selektion der kritischen Bereiche und parallelisiertes Rechnen schnell große Modelle analysieren.
• Komplexe Berechnungsprozesse definieren ohne aufwendige Programmierung
• Analyseprozesse abspeichern und in späteren Projekten wiederverwenden.
• Sich oft wiederholende Aufgabenstellungen im Batch bearbeiten.

ANSYS nCode DesignLife ist eine Software, die für Berechnungsingenieure ein mächtiges Werkzeug darstellt, mit dem einfach und schnell komplexe Berechnungsaufgaben lösbar sind.