Hält es oder hält es nicht? – Das ist neben der Funktionalität die wahrscheinlich wichtigste Frage in der Produktentwicklung. Um eine Antwort darauf zu bekommen, kann man aufwändige Tests durchführen. Oder man entscheidet sich für die kostengünstigere und weniger zeitaufwändige Variante und führt vorab eine FEM-Analyse durch.
Die Vorteile von FEM-Berechnungen liegen auf der Hand: Reduzierung der Entwicklungszeit, Senkung der Produktionskosten, Materialeinsparungen, Qualitätssteigerung und vieles mehr. Erfahren Sie hier, was bei FEM-Simulationen beachtet werden muss und warum Codronic genau der richtige Partner dafür ist.
FEM-Simulation einer Schweißkonstruktion
So groß die Vorteile von FEM-Analysen sind, noch wichtiger ist, dass sie mit der nötigen Sorgfalt durchgeführt werden. Nur wer die Anforderungen an ein CAD-Modell genau kennt und die Randbedingungen richtig definiert, bekommt am Ende zuverlässige Ergebnisse.
Grundlage einer jeden FEM-Berechnung ist in der Regel ein detailliertes CAD-Modell, bei dessen Umwandlung in ein FE-Modell Ingenieure einiges beachten müssen. So werden beispielsweise scharfe Kanten und Kerben, sowie für die Berechnung überflüssige Bohrungen eliminiert. Bei Baugruppen müssen bestimmte Kontaktbedingungen formuliert werden, die einen maßgeblichen Einfluss auf das Berechnungsergebnis haben.
Das Entfernen der für die Analyse nicht notwendigen Bohrungen, Fasen und dergleichen sorgt für eine bessere automatische Vernetzung des Modells. Der Berechnungsingenieur muss darüber hinaus auch abschätzen können, an welchen Stellen eine feinere Vernetzung ggf. notwendig ist oder eine Konvergenzstudie durchführen. Auch die geschickte Verwendung von Schalen- und Balkenelementen neben den üblichen Tetraedern und Hexaedern beim Vernetzen resultiert oft in einem genaueren Ergebnis bei kleinerer Elementzahl und führt dadurch zu einer geringeren Berechnungszeit. Andernfalls muss darauf geachtet werden, dass an jeder Stelle mindestens drei Elemente über die Dicke vorhanden sind. (siehe Abbildung)
Unterschiedliche Vernetzung eines Bauteils
links: zu wenige Elemente, rechts: ausreichende Elementzahl
Den größten Einfluss auf das Ergebnis haben neben den Material- und Kontaktdefinitionen auch die angenommenen Lasten und Abhängigkeiten. Um die Rechenzeit zu verkürzen, wird die Symmetrie von Bauteilen ausgenutzt, wodurch das Modell vereinfacht wird. An den entsprechenden Stellen werden im Anschluss die korrekten Randbedingungen wie Festlager oder Loslager definiert. Auch wie genau Beschleunigungen oder Drücke das Bauteil belasten implementiert der Berechnungsingenieur und definiert diese entsprechend im Berechnungsprogramm.
Insgesamt gibt es für den nicht routinierten Ingenieur viele potenzielle Fehlerquellen. Doch auf das Ergebnis einer FEM-Simulation muss man sich natürlich verlassen können. Das ist der große Vorteil unserer Experten bei Codronic, auf unsere jahrelange Erfahrung im Bereich FEM-Analysen können Sie zählen.
Nachdem das entsprechende Programm die Berechnung durchgeführt hat, gilt es die Ergebnisse auch entsprechend zu interpretieren. Jede Berechnung sollte beispielsweise unbedingt einem Plausibilitäts-Check unterzogen werden. Insbesondere muss der Experte gegebenenfalls auftretende Singularitäten genau betrachten, um entscheiden zu können, wie er damit weiter umgeht.
Beim Exportieren der Ergebnisse legen wir als Codronic Wert darauf, diese übersichtlich darzustellen. So kann im Rahmen der FKM-Richtlinie im Anschluss schnell und einfach ein Betriebsfestigkeitsnachweis durchgeführt werden.
Sie haben sich für eine FEM-Simulation statt für kostenintensive Prototypen-Tests entschieden? Bestens!
Dann stellt sich jetzt nur noch die Frage, ob Ihre Konstruktionsabteilung über das nötige Know-how, eine geeignete Software und die notwendigen Kapazitäten verfügt.
Sollte eines dieser Kriterien einmal nicht erfüllt sein, die Experten von Codronic stehen Ihnen zur Seite!
Nehmen Sie einfach und schnell Kontakt mit uns auf. – Wir beraten Sie gerne!
Unser Portfolio umfasst folgende Analysearten:
Für weitere Berechnungsanfragen kontaktieren Sie uns gerne! Im Rahmen eines persönlichen Gesprächs können wir gemeinsam besprechen, was genau Sie brauchen und wie wir dabei helfen können.