FEM Simulation

Jedes Produkt ist mechanischen Belastungen ausgesetzt. Beginnend mit dem Eigengewicht kommen in den meisten Fällen noch weitere Lasten, wie z.B. Innere und äußere Kräfte, Drücke oder Beschleunigungen hinzu. Ist das Produkt nicht ausreichend dimensioniert, können Schadensfälle eintreten. Bei einer Überdimensionierung ist noch Potenzial für Material- und Gewichtseinsparungen vorhanden.

Mit Hilfe von Finite-Elemente-Analysen führt unser Ingenieurbüro Berechnungen der auftretenden Verformungen, Spannungen und Dehnungen in Ihrer Konstruktion durch. Darauf basierend führen wir Festigkeitsbewertungen anhand branchenspezifischer Nachweisverfahren und Regelwerke durch.

Bei der FEM-Simulation können die unterschiedlichsten Einflüsse berücksichtigt werden:

• lineare und nichtlineare Werkstoffmodelle
• nichtlinearer Kontakt
• große Verformungen
• Beulen/Knicken (linear und nichtlinear)
• Kriechen

Lassen Sie Ihr Produkt in einer frühen Phase der Bauteilentwicklung von OptimumOne berechnen. Mit unserer Dienstleistung unterstützen wir Sie dabei, frühzeitig Material an der richtigen Stelle einzusparen und eine Produktsicherheit herzustellen. Mit unseren FEM-Analysen können Sie kosten- und zeitintensive Fehler vermeiden und die Anzahl der Tests mit Prototypen minimieren.

Produkte / Anwendungen:

• Statischer und Ermüdungsnachweis von Pressen
• Bauteilermüdung von randschichtgehärteten Wellen
• Explosionsdruckstoßfestigkeit bei Druckbehältern, Schurren, Kanälen und Maschinen
• Standsicherheitsnachweis von Fertigungsstraßen
• CE konformer Festigkeitsnachweis von Hebezeugen
• Nachweis von Verbindungselementen: Schrauben, Schweißnähte, etc.
• Standsicherheitsnachweis bei Wind, Schnee und Erdbeben
• Nachweis der Kippsicherheit von Anlagen
• Statischer Prüftest für Kunststoffbauteile

Konstruktionen können durch äußere Lasten zum Schwingen angeregt werden. Erfolgt eine Anregung im Bereich einer Eigenfrequenz der Konstruktion, so kann sich diese aufschwingen. Es kommt zu einer Resonanzkatastrophe und die Konstruktion versagt. Weiterhin kann bei einer falschen Dimensionierung ein Ermüdungsbruch auftreten.

Um die optimale Lösung für Ihre Problemstellung zu finden, greifen unsere Berechnungsingenieure auf unterschiedliche Methoden der Schwingungsanalyse zurück:

• Modalanalysen zur Bestimmung von Eigenfrequenzen
• Frequenzganganalysen für sinusförmige Belastungen
• Antwortspektrenverfahren bei Erdbebenberechnungen
• PSD-Analysen für Vibrationen und zufallserregte Schwingungen
• Transiente Analysen bei beliebigen und zeitlich veränderlichen Lasten

Nutzen Sie daher die Expertise von OptimumOne als FEM-Dienstleister im Bereich der Schwingungsanalysen. Wir berechnen das Schwingungsverhalten Ihres Produktes im Vorfeld und führen eine Festigkeitsbewertung durch. Wir unterstützen Sie bei eventuell notwendigen Optimierungen. Mit Hilfe unserer FEM-Analysen können Schwachstellen frühzeitig erkannt und Bauteilversagen durch Schwingungen vermieden werden.

Produkte / Anwendungen:

• Eigenfrequenzen von Fahrzeugkomponenten (z.B. Common-Rails)
• Erdbebenberechnung und Standsicherheitheitsnachweise): Behälter,  Aggregate-Grundrahmen u.v.m.
• Festigkeitsbewertung von motor- und getriebefesten Bauteilen
• Schwingungsanalysen von Fahrzeugkomponenten (KFZ, Schiene, Luftfahrt)
• Simulation von Rütteltischen (z.B. aus der Sieb- und Mischtechnik)
• Containment Simulation (umhüllendes Bauteil darf nicht durchschlagen werden)
• Explosionsberechnungen
• Simulation von Schocktests
• Fall- und Crashtests
• Simulation Druckpulsationen in Behältern und Reaktoren
• transiente Simulation Schiffsverlader (Wellenbewegungen)
• Mehrkörpersimulationen

Die Thermomechanik beschäftigt sich mit dem Zusammenspiel aus verschiedenen Temperaturen und deren mechanische Auswirkungen auf ein Bauteil oder eine Baugruppe. Belastungen aus Temperaturdifferenzen werden oft unterschätzt – und können zu Bauteilbelastungen führen, die nicht selten einen Schaden zur Folge haben.

Mit den folgenden Analysedisziplinen aus dem Bereich der FEM-Berechnung können wir Ihnen helfen die temperaturbedingten Zusammenhänge in Ihrem Bauteil zu visualisieren und besser zu verstehen:

• Stationärer Zustand der Temperaturverteilung
• Zeitlicher Verlauf der Temperaturverteilung (transient)
• Bauteilverformungen aufgrund der Temperaturveränderung
• Thermische Spannungen und Dehnungen

Sind Ihre Produkte auch thermischen Lasten ausgesetzt, etwa durch die Erwärmung eines Motors oder die Durchströmung mit einem heißen Medium? Dann sind unsere FEM-Dienstleistungen die ideale Lösung für Ihr Unternehmen.

Die Spezialisten von OptimumOne helfen Ihnen dabei, die Temperaturverteilung und die daraus resultierende Belastung in Ihrer Konstruktion zu verstehen und – falls nötig – zu optimieren. Sprechen Sie uns an!

Entdecken Sie auf unserer Webseite thermische Simulation umfassende Details und Informationen.

Produkte / Anwendungen:

• Simulation von Aufheiz- und Abkühlvorgängen von Pumpen, Armaturen, Druckbehältern, Reaktoren (inkl. Festigkeitsbewertung der thermischen Spannungen)
• Berechnung transientes Temperaturfeld und thermische Spannungen bei einem Thermoschock von Komponenten aus dem LNG-Bereich
• Verformungen von Werkzeugmaschinen aufgrund von Temperaturgradienten (Bearbeitungsgenauigkeit)
• Verhalten der Spaltmaße von Pumpen bei kurzzeitiger Überhitzung
• Simulation Heizelemente (joulesche Wärme)
• Thermische Analyse Abschirmbleche / Hitzeschilde

Egal ob bei der Weiterentwicklung von bestehenden Konstruktionen, oder bei einer kompletten Neuentwicklung. Immer mehr unserer Kunden setzten dabei auf die Möglichkeiten modernster Optimierungsverfahren. Die Zielsetzungen reichen dabei von Kostensenkung, über Leichtbauvarianten, bis hin zur Steigerung der Tragfähigkeit durch optimale Bauteilkonzepte.

Hierzu setzt OptimumOne als FEM-Dienstleister gezielt unterschiedliche Optimierungsverfahren auf Basis der Finite-Elemente-Methode ein:

• Variantenstudien: Vergleich verschiedener Konstruktionsvarianten
• Topologieoptimierung für die optimale Ausnutzung des Bauraums
• Parameteroptimierung mit Hilfe der DOE um die Einflüsse und Wechselwirkungen mehrerer Parameter aufzuzeigen
• Sicken-Optimierung zur optimalen Versteifung von Blechbauteilen

Produkte / Anwendungen:

• Optimierung mechanischer Schwachstellen an beliebigen Konstruktionen
• Optimierung von Guss- und Kunststoffbauteilen
• Optimierung von Schweißbaugruppen und Schweißverbindungen
• Auswahl geeigneter Schraubverbindungen und anderer Verbindungselemente
• Reduzierung von Kerbspannungen zur Erhöhung der Dauerfestigkeit
• Optimierung von Rippen und Sicken
• Gewichtsoptimierungen (Materialeinsparung)
• Steifigkeitsoptimierungen (Verformung, Eigenfrequenzen)

Die wechselseitige Beeinflussung von Strömung und Struktur wird als Fluid-Struktur-Interaktion bezeichnet. Durch die Ablösung von Wirbeln kann die umströmte Struktur zum Schwingen angeregt werden. Dies kann zu einem katastrophalen Ausfall einer Konstruktion führen.

Um diese Wechselwirkungen zu beurteilen, verwenden wir für unsere FEM-Simulationen die für Ihre Problemstellung passende Methode:

• Strömungssimulation zur Berechnung der strömungsmechanischen Lasten
• Unidirektionaler Lasttransfer auf Struktursimulation
  • Lasttransfer von Druckverteilungen auf statische FE-Analyse
  • FFT mit nachfolgender Schwingungsanalyse (Frequenzganganalyse)
  • Lasttransfer zeitlich veränderlicher Druckverteilungen auf transient dynamische Schwingungsanalyse
  • Transfer der Temperaturverteilung auf thermomechanische FE-Analyse
• Bidirektionale Fluid-Struktur-Analyse (Rückkopplung der Verformungen auf die Strömung)

Sofern Ihre Konstruktion durch- oder umströmt wird, ist es wichtig, die Auswirkung der Strömung auf die umliegende Konstruktion zu verstehen. Durch dieses Verständnis können Schadensfälle vermieden werden. Die Spezialisten von OptimumOne helfen Ihnen dabei durch auf Ihre Anforderungen zugeschnittene FEM-Berechnungen. Wir berechnen mit Hilfe von Strömungssimulationen die auftretenden Fluidkräfte und prüfen mit Struktursimulationen Auswirkungen dieser Kräfte auf die Struktur.

Produkte / Anwendungen:

• Detaillierte Simulation von Windlasten
• Wellenbelastung Offshore Plattformen
• Simulation von Tankschwappen
• Simulation von Druckimpulsen durch vorbeifahrende Züge oder Fahrzeuge
• Berechnung Wirbelanregungen im Maschinen- und Anlagenbau
• Verhalten eines Tragflügels in einer Luftströmung
• Strömung zwischen den Lamellen am Autoreifen
• Simulation Dämpferelemente aus Kunststoff