Erweiterte nichtlineare Simulationen in Marc 2013

MSC Software stellt eine neue Version von Marc vor, einer Software zur Durchführung nichtlinearer Simulationen. Der Nastran-Entwickler verbessert in Version 2013 Kontaktanalysefunktionen und Schadensanalysen, fügt neue Materialmodelle hinzu und verspricht weniger Arbeitsaufwand bei der Modellerstellung.

Folgende Kontaktanalysefunktionen wurden verbessert: Rohr-in-Rohr- oder Balken-in-Rohr-Kontakte, die in vielen technischen Anwendungen in der Öl- und Gas-, Automobil-, Luftfahrt- und Biomedizinbranche von Bedeutung sind. Marc 2013 ermöglicht eine automatische programminterne Expansion von Rohr- und Balkenelementen auf ihre reale Querschnittsgeometrie. So kann ihr Verhalten während des Kontakts mit Schalen oder anderen starren und verformbaren Elementen abgebildet werden. Die Modellierung von Presspassungen wurde vereinfacht und flexibler gestaltet. Das spart Berechnungszeit und verbessert die Genauigkeit. Die Erweiterung des Segment-to-Segment-Kontakts auf Multiphysics-Anwendungen bietet eine höhere Genauigkeit von Kontaktanalysen in unterschiedlichen Automobil-, Luftfahrt-, Energie- und Fertigungsanwendungen.

Neue Materialmodelle

Aufgrund des zunehmenden Einsatzes von Elastomeren ist es wichtig, ihr komplettes nichtlineares Verhalten und die Schadensakkumulation zu verstehen. Deshalb ist neuerdings ein Bergström-Boyce-Modell integriert, um das zeitabhängige viskoelastische Verhalten von hyperelastischen Materialien bei großen Verformungen zu simulieren. Es kann mit Schadensmodellen kombiniert werden, um die bleibende Dehnung des Materials darzustellen, die häufig bei Elastomeren auftritt. Dadurch wird die Genauigkeit erhöht und Anwender können bessere Konstruktionen elastomerer Produkte wie Reifen, Dichtungen und Elastomerlager erstellen.

Elastomere kommen überwiegend in Produkten zum Einsatz, die aufgrund ihrer Dämpfungseigenschaften dynamische Anregungen erfahren. Daher können nun in einer harmonischen Analyse auch die viskoelastischen Materialeigenschaften eingebracht werden, um die Steifigkeit und Dämpfungseigenschaften als Funktion der Frequenz zu berechnen. Dies ist sowohl für ein linear elastisches als auch ein hyperelastisches Materialmodell möglich. Das thermorheologisch einfache Verhalten dieser Materialien kann so spezifiziert werden, dass es die Temperaturabhängigkeit von Speicher- und Verlustmodulen berücksichtigt.

Erweiterte Funktionen für die Schadensanalyse

Ein neues Schadensmodell simuliert die drei Stufen der Schadensentwicklung, also Porenbildung, Porenwachstum und Porenkoaleszenz. Es erweitert das aktuelle Schädigungsmodell nach Gurson-Tvergaard-Needleman und basiert auf weniger Parametern zur Abbildung des Schadensfortschritts. Mit dieser Funktion können Ingenieure die Schadensakkumulation und mögliches Bauteilversagen in Fertigungsprozessen wie Blechumformung und Stanzen genauer vorherbestimmen.

Mehrere Verbesserungen in der Rissfortschrittsberechnung umfassen die Simulation des Risswachstums in 3D-Solid-Modellen und eine verbesserte automatische Neuvernetzungsfunktion zur Erzielung von feineren Netzen in der Umgebung der Rissspitze. Eine einfache Platzierung der Rissspitzenflächen an einem beliebigen Ort ohne Rücksicht zu splittenden Elementflächen reduziert den Modellierungsaufwand und ermöglicht Anwendern, Rissbildungs- und Fortschrittsuntersuchungen schneller und mit höherer Genauigkeit durchzuführen.

Neue Lösungsschemata – höhere Produktivität

Die Funktionen für die Analyse von Fertigungsprozessen wurden in der Version 2013 weiter verbessert und bieten eine bessere Unterstützung für die Simulation mehrstufiger Umformungsprozesse:

Die neue Funktion unterstützt die Simulation von Mehrstufenprozessen. Anwender können interne Variablen auf einfache Weise von einer Simulation auf die nächste übertragen und die Kontaktwerkzeuge und Matrizen aktualisieren. Ergebnisse vorangehender Analysen können ebenfalls wiederverwendet werden ohne dass große Restartdateien erforderlich sind. Dies führt zu mehr Flexibilität und geringeren Anforderungen an Computerressourcen.

Neue Multiphysicsfunktionen ermöglichen die Verknüpfung von Strukturanalysen mit einer magnetodynamischen Thermalanalyse. Mithilfe dieser Methodik können Fertigungstechniker die Steuerungsparameter für die induktionsinduzierte Temperatur ihres Werkstücks bestimmen.