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Seit der Version V2 bietet Z88Aurora® auch die Möglichkeit nichtlinearer Analysen. Es können geometrische Nichtlinearitäten erfasst werden, die bei großen Verschiebungen auftreten. Diese Art von Nichtlinearität tritt aufgrund starker Änderungen der Geometrie im Laufe der Deformation auf. Bauteile, die sich sehr stark verformen, weisen in ihrem Steifigkeitsverhalten mit hoher Wahrscheinlichkeit geometrische Nichtlinearitäten auf. Sie sollten daher auch nichtlinear berechnet werden, da sich sonst sehr starke Fehler in Verschiebungen, Kräften und Spannungen ergeben können.

Ab Version V3 können in Z88Aurora® nun auch Materialnichtlinearitäten berücksichtigt werden. Diese treten bei hohen Spannungen bzw. Dehnungen auf. Hier müssen zusätzliche Materialdaten wie beispielsweise die Fließkurve hinterlegt werden, um eine Simulation durchführen zu können. In Z88Aurora® besteht dann die Möglichkeit, plastisches Materialverhalten zu beschreiben und bleibende Deformationen sowie Rückfederungseffekte zu berechnen. Außerdem ergibt sich bei hohen Lasten eine sehr viel genauere Spannungsberechnung. Schließlich können auch Eigenspannungen berechnet werden, die durch plastische Umformung entstehen.

In Z88Aurora® steht ein iterativer Gleichungslöser für nichtlineare Berechnungen zur Verfügung. Dieser hat folgende Eigenschaften:

• Unterstützte Elementtypen für geometrische Nichtlinearität
  • Hexaeder Nr. 1 (linear) & Nr. 10 (quadratisch)
  • Tetraeder Nr. 16 (quadratisch) & Nr. 17 (linear)
  • Scheibe Nr. 7 und Torus Nr. 8
  • Stab 3D Nr. 4

• Unterstützte Elementtypen für Plastizität
  • Hexaeder Nr. 1 (linear)
  • Tetraeder Nr. 16 (quadratisch)
• Elastisch-plastische Materialmodelle:
  • von Mises
  • Wehmann & modifiziertes Wehmann
• Mit oder ohne Rückfederung in variabler Schrittanzahl
• Ergebnisse für jeden Lastschritt darstellbar

Mit Z88V14OS können leider keine nichtlinearen Analysen durchgeführt werden.

Viele Eigenschaften eines Bauteils sind temperaturabhängig und müssen somit bereits in der Entwicklung genauer untersucht werden.

Mit Hilfe der stationären thermischen Finite-Elemente-Analyse können Konstrukteure und Ingenieure in jeder Entwicklungsphase eine Analyse des thermischen Verhaltens ihres Produkts durchführen. Durch eine Kopplung von thermischen und mechanischen Randbedingungen können neben den thermischen Ergebnissen, wie Temperatur oder Wärmestrom, auch thermomechanische Verschiebungen oder Spannungen berechnet werden. So wird sichergestellt, dass die Temperaturen für jedes Bauteil während des Betriebs innerhalb der zulässigen Temperaturbereiche liegen. Eventuell auftretende Sicherheitsprobleme werden somit vorab aufgedeckt und können bereits in einer frühen Phase der Produktentwicklung beseitigt werden.

Z88Aurora® nutzt drei numerische Gleichungslöser für die stationär thermischen bzw. thermomechanischen Berechnungen:

• Zwei unterschiedlich präkonditionierte, iterative Gleichungslöser mit Sparse-Speicherung für große Finite-Elemente-Strukturen
• Ein direkter Multicore-Gleichungslöser (PARDISO) mit Sparse-Speicherung für mittelgroße Finite-Elemente-Strukturen
• Unterstützte Elementtypen
  • Hexaeder Nr. 1 (linear) & Nr. 10 (quadratisch)
  • Tetraeder Nr. 16 (quadratisch) & Nr. 17 (linear)

Z88V14OS verfügt leider nicht über die Möglichkeit, thermische Analysen durchzuführen.

Beabsichtigte oder unbeabsichtigte Resonanzphänomene sind jedem aus dem Alltag bestens bekannt, auch wenn es uns oft nicht bewusst ist, dass Eigenschwingungen hier eine Rolle spielen – beispielsweise eine Mutter die ihr Kind auf der Schaukel immer genau am Scheitelpunkt anstößt und somit dem Resonanzsystem „Schaukel-Kind“ weitere Energie überträgt.

Bei einem technischen System führt die Übertragung von immer mehr Energie im Resonanzfall – also wenn die von außen vorgegebene Anregungs- mit einer Eigenfrequenz des Systems übereinstimmt – auf übermäßige Schwingungsamplituden und folglich zur unweigerlichen Zerstörung des Systems, die sogenannte Resonanzkatastrophe. Diese ist insbesondere im Bereich des Bauwesens das Worst-Case-Szenario und unbedingt zu vermeiden. Dazu bedarf es zum Beispiel mittels einer Finite-Elemente-basierten Eigenschwingungsberechnung (Modalanalyse) der Ermittlung aller Eigenfrequenzen des Systems, bei denen beschleunigende und dämpfende Knotenkräfte, die durch Massenträgheit beziehungsweise Rückstellkräfte aus Steifigkeitseigenschaften hervorgerufen werden, sich gerade die Waage halten. Diese für jedes Bauteil charakteristischen Frequenzen haben jeweils eine zugehörige Eigenform, die die Verformung des Bauteils bei der Schwingung mit jener Eigenfrequenz annehmen würde. Auf Basis der simulationsgestützten Bestimmung dieser Kenngrößen obliegt es dann dem Konstrukteur, Designer und Entwickler seine Rückschlüsse zu ziehen, damit praxisrelevante Last- nicht mit den Eigenfrequenzen der Struktur zusammenfallen.

In Z88Aurora® können Sie einen Gleichungslöser zur Eigenschwingungsberechnung verwenden. Dieser hat folgende Eigenschaften:

• Unterstützte Elementtypen
  • Hexaeder Nr. 1 (linear) & Nr. 10 (quadratisch)
  • Tetraeder Nr. 16 (quadratisch) & Nr. 17 (linear)

• Lanczos-Verfahren zur Bestimmung der Eigenwerte und Modenformvektoren
• Inkrementelle Darstellung der Eigenfrequenzen im Postprozessor
• Anzahl der berechneten Eigenmoden frei wählbar

Mit Z88V14OS können leider keine Modalanalysen durchgeführt werden.