ANSYS in der Strukturmechanik

ANSYS bietet auf dem Gebiet der Strukturmechanik wegweisende Simulationsmöglichkeiten, die den gesamten Bereich von Statik bis Dynamik abdecken. Dafür stehen implizite und explizite Solver zur Verfügung. Das Anwendungsspektrum der impliziten Solver der Strukturmechanik umfasst sowohl statische Steifigkeits- und Festigkeitsanalysen und einfache Modalanalysen mit darauf aufbauenden angeregten Schwingungen als auch die vollständige transiente Dynamik. Besondere Stärken weisen die ANSYS Solver bei der effizienten Beschreibung nichtlinearer Effeke der Strukturmechanik auf. Neben großen Verformungen und Verzerrungen sind hier Materialnichtlinearitäten (z. B. Plastifizierung) oder Kontaktbeschreibungen zu nennen. Für die Betrachtung der Wechselwirkung unterschiedlicher physikalischer Phänomene unterstützen die strukturmechanischen ANSYS Solver automatisierte Algorithmen zum Austausch von physikalischen Größen wie Temperaturen, Wärmeflüssen, Drücken etc.

ANSYS Solver sind schnelle und robuste Solver für alle Anwendungen

Das Leistungsspektrum der impliziten ANSYS Solver wird ergänzt durch die expliziten ANSYS Solver sowie durch die LS-DYNA Software des langjährigen strategischen ANSYS-Partners LSTC Inc. Diese Technologien erlauben es, hochgradig dynamische nichtlineare Berechnungsaufgaben wie virtuelle Falltests aufzubereiten und zuberechnen. Weiterhin können Berechnungen mit stark nichtlinearem Materialverhalten bis hin zum Materialversagen, die in Bezug auf Rechenzeit effizienter mit einem expliziten Solver zu lösen sind, innerhalb der Workbench-Umgebung aufgesetzt und berechnet werden. Treten innerhalb einer Simulation extrem große Elementdeformationen auf, so kann der Einsatz eines expliziten Solvers ebenfalls sinnvoll sein.

Bestimmung von Kräften bei transienten dynamischen Lasten

Weitere ANSYS-Module beispielsweise zur Erweiterung der nichtlinear-transienten Berechnungsoptionen ermöglichen es Mehrkörpersimulationen (MKS) - auch MBS (Multi Body Simulation) genannt - durchzuführen. Typische Anwendungen sind die schnelle Bestimmung von Gelenkkräften bei transienten dynamischen Lasten und die Simulation von Bewegungsabläufen zur Sicherstellung gewünschter Bewegungsradien oder zur Kollisionsvermeidung.

ANSYS unterstützt neben der rein statischen Finite-Elemente-Analyse auch die Berechnung der Betriebsfestigkeit (Ermüdungsanalyse). Denn viele Bauteile versagen nicht durch eine einmalige, extrem hohe Überlast, sondern ermüden durch eine zyklische Belastung mit gleichen oder verschiedenen Amplituden, teilweise kombiniert mit statischen Belastungen. Mit der in ANSYS integrierten Betriebsfestigkeitslösung ist eine Bewertung des Versagens für verschiedene dynamische Lastarten möglich. Mit ANSYS Workbench und ANSYS nCode DesignLife können unterschiedliche Nachweiskonzepte für ungeschweißte und geschweißte Bauteile genutzt werden.

Digimat, ESAComp und ANSYS Composite PrepPost für faserverstärkte Kunststoffe

Ein weiterer Anwendungsbereich von ANSYS sind sogenannte Composites - faserverstärkte Kunststoffe (zum Beispiel CFK: kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff, GFK: glasfaserverstärkter Kunststoff) -, das heißt moderne und innovative Werkstoffe, die aus zwei oder mehr verbundenen Materialien bestehen. Die FE-Analyse ist ein grundlegendes Entwicklungswerkzeug bei der Composite-Konstruktion, um das mechanische Verhalten eines solchen Bauteiles zu berechnen und auch anisotropes Materialverhalten zu berücksichtigen. Bei faserverstärkten Spritzgussbauteilen sowie partikelverstärkten Werkstoffen ermöglichen die Software-Lösungen ANSYS und DIGIMAT die Berücksichtigung der Mikrostruktur und sie geben Auskunft über die Auswirkungen auf das Bauteilverhalten. Die Vorauslegung von geschichteten, faserverstärkten Composites oder Sandwich-Bauteilen mittels der klassischen Laminattheorie wird mit Hilfe der Software ESAComp ermöglicht. In Erweiterung bietet ANSYS in Kombination mit ANSYS Composite PrepPost völlig neue Technologien für ein effizientes prozessorientiertes Pre- und Postprocessing sowie eine fortschrittliche Versagensanalyse von geschichteten Bauteilen.