SIMULIA - Simulationslösungen für alle Bereiche in der Produktentwicklung

Die verschiedenen Einsatzgebiete von SIMULIA

Die Simulation wird heute über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg eingesetzt. Es gibt sieben Einsatzgebiete, die den Großteil des Simulationsmarktes ausmachen und die SIMULIA abdeckt.
  1. Simulation von Struktur- und Lebensdauer (Structures & Durability)
    Im Bereich Strukturen und Betriebsfestigkeit geht es um die Vorhersage des Verhaltens von Werkstoffen, Bauteilen und Baugruppen unter einer Vielzahl von Belastungsbedingungen. Zur realitätsnahen Simulation von Strukturen wird die numerische Methode der Finite-Elemente-Analyse (FEA) eingesetzt. Methoden der Ermüdungs- und Lebensdaueranalyse werden verwendet, um die Lebensdauer eines Teils oder einer Baugruppe unter realistischen zyklischen Belastungsbedingungen vorherzusagen. Während FEA-Methoden Ihnen sagen können, wo ein Teil versagen wird, sagt Ihnen die Ermüdungsanalyse, wann. 

  2. Simulation von Mehrkörper-Systemen (Multi-Body Systems Simulation)
    Der Bereich Mehrkörper-System-Simulation befasst sich mit der Vorhersage von Bewegungen und Belastungen von Systemen, die aus Körpern (starr und flexibel), Gelenken und Kraftelementen bestehen, von Unterbaugruppen bis hin zur Simulation auf Systemebene.

  3. Simulation von Vibro-Akustik (Vibro Acoustics)
    Der Bereich Vibro-Akustik betrachtet die Übertragung von Schall und Schwingungen durch Wellenausbreitung in Strukturen, Flüssigkeiten und poroelastischen Materialien.

  4. Simulation von Elektromagnetismus (Electromagnetics)
    Der Bereich der Elektromagnetik befasst sich mit der Beschaffenheit und Wechselwirkung von statischen und dynamischen elektrischen und magnetischen Feldern über den gesamten Frequenzbereich.

  5. Simulation von Flüssigkeiten (Fluids)
    Der Bereich "Fluids" befasst sich mit dem Verhalten von Fluiden - d. h. Flüssigkeiten, Gasen oder Plasmen - im Ruhezustand oder in Bewegung sowie mit den auf sie wirkenden Kräften. Da es keine einzige mathematische Methode gibt, die für alle Arten von Strömungen geeignet ist, sind mehrere sich ergänzende Verfahren der numerischen Strömungsmechanik erforderlich, um diesen Bereich abzudecken. Die beiden dominierenden numerischen Methoden sind die „Reynolds-averaged Navier-Stokes-Methode“ (RANS) und die Lattice-Boltzmann-Methode (LBM).

  6. Simulation im Bereich Automation & Optimierung (Automation & Optimization)
    Der Bereich der Automatisierung und Optimierung umfasst Methoden zur Verknüpfung verschiedener Softwareprodukte, die in einem Entwicklungsprozess verwendet werden, um den Prozess zu erfassen und zu automatisieren und dann parametrische oder nicht-parametrische Optimierungsmethoden anzuwenden, um den besten Entwurf zu finden.

  7. Simulation im Bereich Optik (Optics)
    Der Bereich Optik betrachtet das Verhalten und die Eigenschaften der Übertragung und Ablenkung von Licht, einschließlich seiner Wechselwirkungen mit Materie und der Konstruktion von Instrumenten, die es verwenden oder erkennen. Die Optik beschreibt normalerweise das Verhalten von sichtbarem, ultraviolettem und infrarotem Licht.

Der Multiphysics- / Multiscale Ansatz in der Simulation

Wenn wir davon reden, die reale Welt in einer virtuellen Welt abzubilden, dann müssen wir im Wesentlichen beschreiben können, unter welchen Bedingungen sich unser Bauteil wie verhält. Fahren wir bspw. ein Auto gegen die Wand, verformt sich Blech. Die Temperatur spielt dabei keine große Rolle. Betrachten wir hingegen einen Verbrennungsmotor, so muss die Temperatur in der Regel berücksichtigt werden, weil sie unter anderem die Festigkeit von Materialien beeinflusst.

Betrachten wir ein Windrad oder die Tragfläche eines Flugzeuges, so sind die Verformung der Struktur und die Umströmung derselben gekoppelt.

Entsprechende Kopplungen lassen sich auch für andere Anwendungen finden wie z.B. beim elektrischen Antriebsstrang. Hier finden wir mechanisch, elektromagnetische und thermische Einflüsse gekoppelt mit der Luftströmung der Kühlung.

Wir sehen also, dass wir die verschiedensten Einflüsse auf unser Produkt haben. Gleichzeitig haben wir eine Betrachtungsebene, die vom mikroskopischen Bereich, wie dem Verhalten von Materialien, bis hin zu einem funktionalen Kontext, wie bspw. einer komplexen Baugruppe mit mechatronischen Komponenten und Steuerungstechnik, reicht.

Simulation im Produktentstehungsprozess und warum sie immer wichtiger wird!

Verbinden Sie alle Simulationsbereiche auf einer Plattform
… und profitieren Sie von den Synergieeffekten in der Produktentwicklung

Viele der Methoden und Disziplinen im Simulationsumfeld, die oben dargestellt sind, werden oft mit unterschiedlichen Programmen abgebildet. Synergieeffekte in der Modellerstellung können so nicht berücksichtigt werden. Vielfach muss der Anwender sich mit komplett unterschiedlichen GUIs auseinandersetzen. Er kann nicht auf eine einheitliche Benutzeroberfläche und Arbeitsweise zurückgreifen. Wir verbringen Zeit mit nicht wertschöpfenden Tätigkeiten.

Beispiel Elektro-Fahrzeug:
Sie wollen beispielsweise ein Elektroauto bauen, Sie haben eine mit Chemikalien gefüllte Batterie, die einen Motor antreibt. Diese erzeugt ein elektromagnetisches Feld. Die elektrischen Verluste erhitzen den Motor. Gleichzeitig bewegt sich das Fahrzeug und wird von Luft umströmt, die zur Kühlung beiträgt. Was sich auf die ggf. erforderliche Belüftung/Zwangskühlung des Motors auswirkt und damit indirekt die Reichweite beeinflusst. Sie haben in diesem Beispiel mehrere Disziplinen mit voneinander abhängigen Einflussgrößen. Ohne eine einheitliche Datenbasis auf einer Plattform ist die Abbildung solch komplexer Zusammenhänge mit vielen Schnittstellen und Reibungsverlusten verbunden. Betrachtet man gekoppelte Simulationen, bringt eine einheitliche Plattform entscheidende Vorteile bzw. ist ohne eine einheitlich Datenbasis schlicht nicht möglich.

Mit der 3DEXPERIENCE Plattform steht Ihnen eine zentrale Drehscheibe für alle Bereiche der Simulation und Produktentwicklung zur Verfügung.

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Wir beraten Sie bei der Auswahl der für Ihre Anforderungen optimalen Lösung, unterbreiten Ihnen ein individuelles Angebot und auf Wunsch unterstützen wir Sie auch bei der Integration der Lösung in Ihre IT- und PLM-Umgebung.

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