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ESAComp

ESAComp ist ein umfassendes, leistungsfähiges Werkzeug zur Analyse von Composite-Strukturen. Die Software ermöglicht dem Anwender eine genaue und zeiteffiziente Analyse des Laminatverhaltens seiner Bauteile auf Basis mitgelieferter oder importierter Materialdaten. Die Auslegung von Laminaten kann in ESAComp automatisiert werden, so dass sich, unterstützt durch iterative Verfahren, der Aufwand für manuelle Auslegungsreihen deutlich reduzieren lässt. So werden Lösungen rationell und effizient identifiziert. Die Ergebnisse der jeweiligen Analyse werden in Form von Kurzberichten und Plots übersichtlich und vollständig dokumentiert.

ESAComp und ANSYS

ESAComp und ANSYS ergänzen sich perfekt. Nutzen Sie ESAComp für die schnelle und flexible Vorauslegung Ihrer Composite-Strukturen. Danach bietet Ihnen ANSYS mit dem ANSYS Composite PrepPost die perfekte Simulationsumgebung für die Detailsimulation Ihres Bauteils. Auf diese Weise können Sie alle Phasen der Entwicklung und Auslegung von faserverstärkten, geschichteten Composite-Bauteilen begleiten und steuern.

Raumfahrt: Optimierte Vorauslegung von Launcher-Strukturen

Wie der Name ESAComp vermuten lässt, findet die Software breite Anwendung in der Luft- und Raumfahrt. Einige Module wurden insbesondere mit Hinblick auf die speziellen Anforderungen dieser Branchen entwickelt. Über viele Jahre haben Bauteile aus geschichtetem Faserverbundmaterial zum Erfolg von Weltraummissionen beigetragen. Schon in der Vorauslegung von Raketenbauteilen, ist Optimierung nicht mehr wegzudenken, um aus einer Vielzahl von Varianten, diejenige mit dem besten Potenzial auszuwählen.

Für zylindrische Strukturen, wie in Elementen von Raketenhüllen, lässt sich mit Hilfe von ESAComp und einer Optimierungssoftware ein geschlossener Kreislauf erstellen, für den es keine externen Solver benötigt. Die Definition der parametrisierten Laminate, Zylinder und ggf. Versteifungen wird von ESAComp übernommen. Die Berechnung erfolgt dann über den in ESAComp eingebauten FE Solver. Die Ergebnisse, Gewicht, Reservefaktoren bezüglich Festigkeit und Beulen, werden an den Optimierer zur Auswertung weitergegeben, womit dem Ingenieur alle, zur Entscheidungsfindung nötigen, Information zur Verfügung stehen.

 

Lehre: Schwung für Hochschulen

Kurse über Composite-Werkstoffe sind an vielen Hochschulen längst keine Kuriosität mehr, sondern gehören vielmehr zum guten Ton in vielen Masterstudiengängen, sei es in den Materialwissenschaften selbst, oder auch anderen Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, angewandte Mechanik, Leichtbau, Architektur und natürlich Fahrzeugbau. ESAComp findet regen Einsatz an Hochschulen in mehr als 20 Ländern weltweit, weil es sehr gut geeignet ist, das grundlegende Verhalten anisotroper Werkstoffe sowie deren Eigenheiten zu veranschaulichen.

Über die Kurse hinaus, wird ESAComp zudem sehr erfolgreich in studentischen Motorsportteams unterschiedlicher Wettbewerbe, wie z.B. Formula Student oder Shell Eco-marathon, eingesetzt. Das Zips Racing Team der University of Akron, Ohio, nutzt erst seit kurzem Faserverbundwerkstoffe, konnte sich aber mit Hilfe von ESAComp schnell in das Thema einarbeiten. Vor allem für die Auslegung der die Stahlrohr-Rahmenstruktur verstärkenden Platten fand ESAComp Verwendung. Und die Anstrengungen der Umstellung wurden mit dem Gewinn des Ausdauerrennens der Formula SAE East in Michigan sowie dem dritten Platz beim Rennen in Hockenheim der Formula Student Germany belohnt.

 

Leistungsmerkmale

Durch seine einfach zu bedienende grafische Benutzeroberfläche kombiniert mit der Vielzahl an integrierten Werkzeugen ist ESAComp ideal für schnelle Studien/Benchmarks und unterschiedlichste Anwendungsfälle.

Die umfangreiche und verlässliche Materialdatenbank, welche die Bereiche Klebemittel, Fasern, Matrixmaterialien, homogene sowie faserverstärkte Materialien abdeckt, bildet den Grundstein für die richtige Materialauswahl und Laminatauslegung.

Simple Mikromechanik-Berechnungen oder Ermittlung von Laminatkennwerten sind ebenso möglich wie Berechnungen mit dem integrierten FE Solver für bestimmte Strukturelemente.

Für die Auslegung und den Vergleich von Laminaten stehen unzählige Diagramme, Hüllkurven und numerische Kurzberichte zur Verfügung. Zudem bietet ESAComp die Möglichkeit per Knopfdruck zwischen verschiedenen Festigkeitssets (Nominal, A/B-values, etc.), oder auch verschiedenen Umgebungsbedingungen zu wechseln, was besonders bei Luft- und Raumfahrtanwendungen nützlich ist.

Egal ob Sandwich, Balken, gekrümmte versteifte Platten oder zylindrische Strukturen – für all diese Bereiche finden sich Funktionen in ESAComp. Platten- und Zylinderberechnungen erstrecken sich von der Verformung und Festigkeit, über Eigenfrequenz und Beulrechnungen. Sogar Probleme mit großen Verformungen können mittels geometrisch nicht-linearer Berechnung gelöst werden.

ESAComp enthält Schnittstellen zu einer Reihe von FE Paketen, insbesondere ANSYS, für das der Austausch von Material- und Laminatdaten mit wenigen Klicks realisiert werden kann. Einzelne Elemente aus ANSYS Composite PrepPost können zudem für ein Post-Processing in ESAComp geladen werden.

Materialien, Lagenwinkel und Lasten verhalten sich in der Regel statistisch. Der Einfluss von Verteilungen auf Laminatsteifigkeit und Festigkeit, bzw. die Sensitivität eines Laminats für Schwankungen bestimmter Materialeigenschaften können mit ESAComp berechnet werden.

Eine Reihe weiterer, relativ spezieller Module steht dem Nutzer ebenfalls zur Verfügung, um z. B. Klebeverbindungen oder mechanische Verbindungen auszulegen, gekerbte Laminate oder auch Kantenspannungen zu berechnen.

Die Software ist offen für benutzerdefinierte Versagenskriterien, Mikromechanikansätze und Laminatberechnungen. Die in ESAComp implementierten Methoden sind sehr gut dokumentiert, was die Ergebnisse für jeden Nutzer nachvollziehbar macht. ESAComp unterstützt unterschiedliche Einheitensysteme, zwischen denen der Nutzer nach Belieben während jedes Schrittes des Designvorgangs wechseln kann.

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