Zusatzmodule: Simulation

Strukturmechanik-Simulation

Führen Sie Finite-Elemente-(FE-)Spannungssimulationen direkt auf Computertomographie-(CT-)Scans durch. Dieses anwenderfreundliche Simulationsmodell eignet sich besonders gut für hochkomplexe Strukturen wie Schäume, Gitterstrukturen oder mikroporöse Strukturen, da kein geometriekonformes Netz erforderlich ist. Mit nur einem Klick können Sie die Ergebnisse einer Porositätsanalyse einfügen, um Spannungskonzentrationen im Bereich von Defekten zu simulieren.
VGSTUDIO MAX
Structural Mechanics Simulation


Mechanische Simulation direkt auf dem CT-Scan



Unsere einfach zu bedienende Finite-Elemente-(FE-)Simulation arbeitet direkt auf den Voxeldaten und

  • kann zum Anlegen einer statisch-mechanischen Last (gerichtete Kraft, Drehmoment oder Druck) verwendet werden;
  • kann zur Simulation von Einzel- oder Multimaterial-Werkstoffproben und -Bauteilen mit linear-elastischen Materialeigenschaften eingesetzt werden;
  • erleichtert den Aufbau von Simulationsmodellen auch für hochkomplexe Strukturen wie Schäume oder Bauteile mit Mikroporosität sowie biomechanische Strukturen;
  • verwendet die subvoxelgenaue, lokal adaptive Oberflächenbestimmung;
  • berechnet mit nur einem Klick die Spannungskonzentrationen im Bereich von Mikrodefekten unter Berücksichtigung der Ergebnisse einer beliebigen in VGSTUDIO MAX verfügbaren Porositätsanalyse;
  • ermöglicht nahtlose Arbeitsabläufe von der Segmentierung bis zur Struktursimulation in einer einzigen Software.
Unrolled object


Spannungsanalyse auf einem bionisch optimierten Halter aus dem Flugzeugbau

Unrolled object


Komprimierte Materialprobe eines offenen Aluminiumschaums

Leveled freeform surface


Spannungskonzentration bei einzelnen Poren in einer Komponente

Leveled freeform surface


Belasteter Giftzahn einer Schlange (Causus rhombeatus) mit visualisierten Kraftlinien, die die simulierte Beißkraft darstellen (Daten von du Plessis, A., le Roux, S. G., & Broeckhoven, C. (2016), Scan von Stellenbosch CT Scanner Facility)

Unrolled object


Spannungsanalyse auf einem bionisch optimierten Halter aus dem Flugzeugbau

Unrolled object


Komprimierte Materialprobe eines offenen Aluminiumschaums

Leveled freeform surface


Spannungskonzentration bei einzelnen Poren in einer Komponente

Leveled freeform surface


Belasteter Giftzahn einer Schlange (Causus rhombeatus) mit visualisierten Kraftlinien, die die simulierte Beißkraft darstellen (Daten von du Plessis, A., le Roux, S. G., & Broeckhoven, C. (2016), Scan von Stellenbosch CT Scanner Facility)



Ergebnisse



Sie können Ihre Ergebnisse direkt auf dem Scan des realen Bauteils sehen:

  • Berechnen und visualisieren Sie zur Evaluierung der plastischen Streckgrenze oder zur Abschätzung der Bruchgefahr die Von-Mises-Spannung und ‑Vergleichsdehnung sowie die maximale Hauptspannung.
  • Visualisieren Sie das Spannungstensorfeld als Kraftlinien, die die Richtung der Eigenvektoren des Spannungstensors angeben, wobei ihre Länge der Größe des entsprechenden Eigenwerts entspricht.
  • Lassen Sie sich den an jeder Stelle im berechneten Volumen farbkodierten Verschiebungsbetrag anzeigen, um die berechneten Deformationen zu sehen.

 



Spannungskonzentration bei Hotspots



Identifizieren Sie kritisch belastete Bereiche in Ihrem Bauteil:

  • Detektieren und visualisieren Sie die lokalen Maxima der Von-Mises-Spannung, die maximale Scherspannung sowie die maximale Hauptspannung und detektieren Sie den Verschiebungsbetrag.
  • Identifizieren und visualisieren Sie verbundene Bereiche, in denen die ausgewählte Spannungskomponente oder Verschiebung den von Ihnen festgelegten Schwellwert überschreitet.


Detektieren und visualisieren Sie die lokalen Maxima der Von-Mises-Spannung



Berechnen Sie den höchsten Wert (Hotspot) einer ausgewählten Spannungskomponente



Detektieren und visualisieren Sie die lokalen Maxima der Von-Mises-Spannung



Berechnen Sie den höchsten Wert (Hotspot) einer ausgewählten Spannungskomponente



Vergleich mit CAD-basierter Simulation



Vergleichen Sie die Simulationsergebnisse, die auf den CT-Daten Ihres Ist-Bauteils basieren, mit den Simulationen auf dem entsprechenden CAD-Modell:

  • Simulieren Sie sowohl das CAD-Modell als auch das reale Bauteil mit all seinen Ungänzen und Formabweichungen.
  • Vergleichen Sie automatisch die beiden Simulationsergebnisse für dasselbe oder ein ähnliches Objekt in Bezug auf die Von-Mises-Spannung, die maximale Hauptspannung, die maximale Scherspannung oder den Verschiebungsbetrag.
  • Berechnen Sie den Unterschied der jeweiligen Werte auf jedem Punkt der Struktur und visualisieren Sie die farbkodierten Ergebnisse auf dem Bauteil.


Validierte Ergebnisse



Die Simulationsmethode im Modul Strukturmechanik-Simulation wurde gegen die Ergebnisse von konventionellen Finite-Elemente-Analysen numerisch validiert und zeigte eine gute Übereinstimmung. Sie wurde außerdem experimentell gegen mechanisch-physikalische Tests validiert, mit dem Ergebnis, dass sie die wahrscheinlichsten Fehlerstellen in einem Strukturbauteil identifizieren kann. (Predicting Failure in Additively Manufactured Parts Using X-Ray Computed Tomography and Simulation, Peer Reviewed Paper, 7th International Conference on Fatigue Design 2017)

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