MSC Nastran: Nichtlineare Analyse verbessert

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Mit Version 2013.1 verbessert MSC insbesondere die parallele Berechnung von Modellen und ermöglicht eine präzisere Vorhersage von rotordynamischen Verhalten und robustere nichtlineare Simulationen. Diese Neuerungen zielen darauf, Zeit bei der Berechnung umfangreicher Modelle zu sparen und die Effizienz nichtlinearer Analysen zu steigern. Zudem wurden die Solver-integrierte Lebensdaueranalyse und die mit der Vorgängerversion 2013 eingeführte Modellierung poroelastischer Materialien verbessert.

Die Automated Component Mode Synthese (ACMS) in MSC Nastran wurde mit den letzten Versionen immer weiter verbessert, um die modale Analyse großer Modelle zu ermöglichen. Die neue Version soll nun einen weiteren Geschwindigkeitszuwachs um weitere 10 bis 30 Prozent bringen. Dadurch sinke der zeitliche und finanzielle Aufwand für die Entwicklung modaler Modelle und für NHV-Simulationen im Kraftfahrzeugbereich. Dies wirke sich besonders positiv auf die I/O-Operationen dominierte Gesamtlaufzeit aus.

Axialsymmetrische Rotordynamik

Hersteller von Gasturbinen und Flugzeugmotoren können mithilfe der neuen axialsymmetrischen Elemente genauere Vorhersagen des rotordynamischen Verhaltens von Strukturen mit rotierenden Komponenten treffen. Es können rotationssymmetrische Strukturen modelliert werden, die einer allgemeinen, nicht rotationssymmetrischen Belastung ausgesetzt sind. Berechnungsingenieure sind so in der Lage, die Auswirkungen der komplexen Geometrie des Rotors zu erfassen und erzielen dadurch bessere Ergebnisse in der Verhaltensvorhersage.

Unterstützung größerer Modelle

Das Zusammenwirken von MSC Nastran und SimXpert (jeweils in den aktuellen Versionen) wurde verbessert. Dadurch können jetzt auch sehr große Modelle visualisiert werden.

Erweiterte nichtlineare Analysen

Die nichtlinearen Analysefunktionen wurden verbessert und zeichnen sich durch noch mehr Benutzerfreundlichkeit und höhere Flexibilität in der effizienten Simulation großer Modelle aus.

Die Modellierung von Kontakten hat MSC durch eine Neustrukturierung der Kontakttabelle vereinfacht. Die neue Tabelle ist wesentlich kürzer und einfacher zu lesen. Wenn die Kontakteigenschaften mehrerer Kontaktpaare gleich sind, können sie zudem in einer Property zusammengefasst werden. Das erweist sich vor allem bei der Modellierung großer Baugruppen in der Automobil- und Luftfahrtindustrie als äußerst nützlich.

Mit der neuen Version können Anwender Elemente der nichtlinearen Lösungssequenz noch besser abbilden. Lineare Perturbation-Schritte, wie die Modalanalyse, direkte/modale Frequenzganganalyse oder direkte/modale Eigenwertanalyse, die auf nichtlineare, statische oder dynamische Schritte folgen, erfordern die Elementsteifigkeitsmatrix und Massenmatrix, die am Ende der nichtlinearen Belastungsschritte gebildet werden. Dafür können jetzt durchgehend spezielle nichtlineare Elementformulierungen verwendet werden, was zu genaueren Ergebnissen führt.

Durch den Einsatz der Digimat-Technologie von e-Xstream in SOL 400 und SOL 700 kann jetzt das Verhalten mikromechanischer Verbundwerkstoffe moduliert und simuliert werden. Auf diese Weise wird die Genauigkeit der Simulation erhöht.

In der thermischen Spannungsanalyse wurden in einer früheren Version von MSC Nastran Schalenelemente mit mehreren Freiheitsgraden durch die Wandstärke eingeführt. Diese Temperaturen konnten in der gekoppelten thermisch-mechanischen Analyse verwendet werden. Da die thermische Berechnung aber oft nicht gekoppelt, sondern sequenziell durchgeführt wird, werden diese Temperaturen jetzt auch für sequenzielle Analysen verfügbar gemacht.

Die Funktion zum Erstellen benutzerdefinierter Unterprogramme von MSC Nastran wurde in der neuen Version noch anwenderfreundlicher gestaltet. Einerseits reduziert sich dadurch der erforderliche Mehraufwand und andererseits erhält der Anwender die nötige Flexibilität zur Durchführung erweiterter Analysen, die proprietäre Elementformulierungen, benutzerdefinierte Formulierungen von Materialeigenschaften, die Anwendung besonderer Regeln auf Kontaktprobleme oder die Integration von CFD-Anwendungen erforderlich machen könnten.

Simulation transienter Dynamik durch explizite nichtlineare Analyse

In MSC hat in Nastran neue Werkstoffmodelle für die explizite Analyse integriert. Dazu gehören das Johnson-Cook-Modell zur qualitativen Beurteilung des Schadenspotenzials sowie das Gurson-Modell zur Simulation des Fließverhaltens von Kunststoff. Die Modelle ermöglichen eine zuverlässigere Beschreibung des Stoffverhaltens bis zum völligen Versagen der Tragfähigkeit. Der Anwender kann jetzt unter einer großen Vielfalt neu implementierter Benutzerunterprogramme wählen, die ihn bei der Modellierung und Gestaltung von benutzerdefinierten Werkstoffmodellen, Strömungsberandungen und Reibungsmodellen zur kontinuierlichen Qualitätsverbesserung von Simulationen unterstützen.

Ergänzt werden diese Funktionalitäten durch Verbesserungen der Arbitrary Beam Cross Section (ABCS)-Methode, die es dem Anwender ermöglicht, beliebige Stabquerschnitte zu modellieren, sowie durch neue Möglichkeiten zur Definition von Überwachungspunkten, um bestimmte Daten aus der Analyse extrahieren zu können.

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