Studientypen

Die Software bietet die folgenden Studientypen (Analysearten) an:

Statische oder Spannungsstudien

Statische Studien berechnen Verschiebungen, Reaktionskräfte, Dehnungen, Spannungen und die Verteilung des Sicherheitsfaktors. Das Material versagt an den Stellen, an denen die Spannungen ein gewisses Maß überschreiten. Die Berechnung des Sicherheitsfaktors basiert auf einem Versagenskriterium. Die Software bietet 4 Versagenskriterien zur Auswahl an.

Statische Studien können Sie dabei unterstützen, ein Versagen aufgrund zu hoher Spannungen zu vermeiden. Ein geringerer Sicherheitsfaktor als Eins weist auf ein Versagen des Materials hin. Große Sicherheitsfaktoren in einem Bereich zeigen geringe Spannungen an, so dass Sie im entsprechenden Bereich wahrscheinlich Materialeinsparungen vornehmen können.

Frequenzstudien

Ein in seinem Beharrungszustand gestörter Körper neigt bei bestimmten Frequenzen, die als Eigenfrequenzen oder Resonanzfrequenzen bezeichnet werden, zu Vibrationen. Die geringste Eigenfrequenz wird als Grundfrequenz bezeichnet. Für jede Eigenfrequenz nimmt der Körper eine gewisse Form an, die als Schwingungsform oder Eigenform bezeichnet wird. Die Frequenzanalyse berechnet die Eigenfrequenzen und die dazugehörigen Schwingungsformen.

Theoretisch verfügt ein Körper über eine unendliche Zahl von Schwingungsformen. Bei der Finite-Elemente-Analyse (FEA) gibt es theoretisch genauso viele Schwingungsformen wie Freiheitsgrade (DOFs). In den meisten Fällen werden nur ein paar Schwingungsformen berücksichtigt.

Eine übermäßige Reaktion tritt auf, wenn ein Körper einer dynamischen Last ausgesetzt wird, die in einer seiner Eigenfrequenzen arbeitet. Dieses Phänomen wird als Resonanz bezeichnet. So schlingert beispielsweise ein Auto mit einem nicht ausgewuchteten Reifen aufgrund dieser Resonanz bei gewissen Geschwindigkeiten. Das Schlingern nimmt bei anderen Geschwindigkeiten ab oder verschwindet gänzlich. Ein weiteres Beispiel ist ein starker Klang, wie etwa die Stimme eines Opernsängers, die ein Glas zum Zerspringen bringen kann.

Die Frequenzanalyse kann Sie dabei unterstützen, ein Versagen aufgrund von übermäßigen, durch Resonanz hervorgerufenen Spannungen zu vermeiden. Außerdem bietet sie Informationen zur Lösung dynamischer Reaktionsprobleme.

Knickstudien

Knicken bezieht sich auf plötzliche große Verschiebungen aufgrund axialer Lasten. Schwache Strukturen, die axialen Lasten ausgesetzt werden, können bereits bei einer Last knicken bzw. versagen, die unterhalb der Last liegt, die zu einem Materialversagen führt. Knicken kann in verschiedenen Formen unter der Wirkung verschiedener Lasten auftreten. In vielen Fällen ist nur die geringste Knicklast von Interesse.

Knickstudien können Sie dabei unterstützen, ein Versagen aufgrund von Knicken zu vermeiden.

Thermische Studien Thermische Studien berechnen Temperaturen, Temperaturgradienten und den Wärmestrom auf der Grundlage der Wärmeerzeugung, der Wärmeleitung, der Konvektion und der Wärmestrahlung. Thermische Studien können Ihnen helfen, unerwünschte thermische Bedingungen wie etwa Überhitzung und Schmelzen zu vermeiden.
Konstruktionsstudien Mit Optimierungskonstruktionsstudien wird die Suche nach der optimalen Konstruktion auf der Grundlage eines geometrischen Modells automatisiert. Die Software ist mit einer Technologie zur schnellen Erkennung von Tendenzen und zur Ermittlung der optimalen Lösung bei kleinstmöglicher Anzahl von Programmzyklen ausgestattet. Optimierungskonstruktionsstudien erfordern die Definition der folgenden Parameter:

Ziele

Geben Sie das Ziel der Studien an. Z. B. die Minimierung des Materialaufwands. Wenn Sie keine Ziele definieren, führt die Software eine Konstruktionsstudie ohne Optimierung aus.

Variablen

Wählen Sie die Bemaßungen aus, die sich ändern dürfen, und legen Sie Grenzwerte fest. So kann beispielsweise der Durchmesser einer Bohrung von 0,5 Zoll bis 1,0 Zoll variieren, während die lineare Austragung einer Skizze zwischen 2,0 Zoll und 3,0 Zoll variieren kann.

Zwangsbedingungen

Legen Sie die Bedingungen fest, die von der optimalen Konstruktion erfüllt werden müssen. So dürfen beispielsweise Spannungen, Verschiebungen oder Temperaturen gewisse Werte nicht überschreiten, und die Eigenfrequenz sollte sich innerhalb eines festgelegten Bereichs befinden.

Nicht-lineare Studien In manchen Fällen liefert die lineare Lösung fehlerhafte Ergebnisse, da die Grundvoraussetzungen nicht erfüllt wurden. Mit Studien des Typs Nicht-linear können Probleme mit Nichtlinearität gelöst werden, die durch Materialverhalten, große Verschiebungen und Kontaktbedingungen verursacht werden. Sie können sowohl statische als auch dynamische Studien definieren.
Lineare dynamische Studien Statische Studien ergeben keine genauen Ergebnisse, wenn Trägheitsmomente oder Dämpfungseffekte berücksichtigt werden müssen. Lineare dynamische Studien verwenden natürliche Frequenzen und Schwingungsformen, um die Reaktion von Strukturen auf dynamische Lastumgebungen zu bewerten. Sie können folgendes definieren:
  • Modale Zeitverlaufsstudien, um Lasten zu definieren, und um Reaktionen als Funktion der Zeit zu bewerten.
  • Harmonische Studien, um Lasten als Funktionen der Frequenz zu definieren, und um Spitzenwerte bei verschiedenen Betriebsfrequenzen zu bewerten.
  • Zufällige Vibrationsstudien, um zufällige Lasten über Ausdrücke der spektralen Leistungsdichte zu definieren und um die Reaktion als Ausdruck der gesamten quadratischen Mittelwertergebnisse oder der spektralen Leistungsdichte bei verschiedenen Frequenzen zu bewerten.
  • Reaktionsspektrum Studie zur Schätzung der Spitzenreaktion über einen Zeitraum für ein System, das einer bestimmten Basisbewegung ausgesetzt ist, wie in den Bedingungen eines Designspektrums angegeben.
Fallprüfungsstudien In Fallprüfungsstudien wird die Auswirkung des Aufpralls eines Teils oder einer Baugruppe auf einen starren oder flexiblen Boden ermittelt. Mithilfe von Fallprüfungsstudien können Sie den Aufprall eines Modells auf eine starre oder flexible, ebene Fläche simulieren.
Ermüdungsstudien Durch die wiederholte Be- und Entlastung werden die Objekte mit der Zeit geschwächt, selbst wenn die induzierten Spannungen erheblich unter den zulässigen Spannungsgrenzen liegen. Dieses Phänomen ist als Materialermüdung bekannt. Lineare und nicht-lineare strukturelle Studien geben keinen Anhaltspunkt auf Versagen aufgrund von Materialermüdung. Sie berechnen lediglich die Reaktion einer Konstruktion, die einem bestimmten Umfeld mit Lagern und Lasten ausgesetzt wird. Wenn die Analyseannahmen erfüllt sind und sich die berechneten Spannungen innerhalb der zulässigen Grenzwerte bewegen, wird davon ausgegangen, dass die Konstruktion in der jeweiligen Umgebung sicher ist, wobei die Häufigkeit der Belastung unberücksichtigt bleibt. Mit Ermüdungsstudien wird die Lebensspanne eines Objekts aufgrund von Ermüdungsereignissen und Wöhlerkurven ermittelt. Ermüdungsberechnungen können auf der Spannungsintensität, auf von-Mises-Spannungen oder auf maximalen, wechselnden Hauptspannungen beruhen.
Druckbehälter-Konstruktionsstudien Kombinieren Sie die Ergebnisse der statischen Studien mit den gewünschten Faktoren. Für jede statische Studie wird ein eindeutiger Lastsatz verwendet, der zu entsprechenden Ergebnissen führt. Diese Lasten können Eigenlasten, Nutzlasten (angenähert durch statische Lasten), Wärmelasten, seismische Lasten etc. sein. Die Druckbehälter-Konstruktionsstudie kombiniert die Ergebnisse der statischen Studien, indem algebraisch eine lineare Kombination oder die Quadratwurzel der Summe der Quadrate (SRSS) verwendet wird.
2D-Vereinfachungsstudien Sie können bestimmte 3D-Modelle vereinfachen, indem Sie sie in 2D simulieren. 2D-Vereinfachung ist für statische, nicht-lineare, Druckbehälterkonstruktions-, thermische und Konstruktionsstudien verfügbar. Sie können Analysezeit sparen, indem Sie die 2D-Vereinfachungsoption für anwendbare Modele verwenden. 2D-Modelle erfordern im Vergleich zu 3D-Modellen weniger Netzelemente und weniger komplexe Kontaktbedingungen. Nach Ausführen der Analyse können Sie die Ergebnisse in 3D darstellen.