Mechanische Simulation und Fertigungssimulation

Beide sind zwar Weltklasse-Löser für Finite Elemente, Simcenter Nastran und Simcenter Optistruct haben unterschiedliche Stärken, wodurch sie sich besser für bestimmte Workflows eignen. Simcenter Nastran gilt weithin als Goldstandard für die Strukturanalyse in der Luft- und Raumfahrt sowie im Verteidigungsbereich. Es bietet umfassende Unterstützung für Aeroelastik, Rotordynamik und komplexe dynamische Reaktionen — Umgebungen, in denen die Rückverfolgbarkeit der Zertifizierung und die Genauigkeit des Lösers von größter Bedeutung sind. Simcenter Optistruct hingegen wurde von Grund auf mit Optimierung als Kern konzipiert, was es zur bevorzugten Wahl macht, wenn Leichtbau, Topologieerkundung oder ermüdungsgesteuerte Optimierung die Hauptziele sind. Viele Organisationen setzen beide Solver ein innerhalb von Simcenter Hypermesh, sie nutzen sie dort, wo sie sich auszeichnen, und sorgen gleichzeitig für eine konsistente Vor- und Nachbearbeitungsumgebung in ihren Entwicklungsteams.

Herkömmliche Finite-Elemente-Analysen erfordern einen erheblichen Zeitaufwand in die Geometriebereinigung, Defeatureinstellung und Netzgenerierung — Schritte, die mehr technische Stunden in Anspruch nehmen können als die Analyse selbst. Simcenter Simsolid beseitigt diesen Engpass durch den Einsatz einer fortschrittlichen netzlosen Technologie, die direkt auf CAD-Geometrie mit vollem Funktionsumfang arbeitet, einschließlich Baugruppen mit Hunderten von Komponenten, dünnwandigen Teilen und komplexen Kontakten. Anstatt traditionelle FEA-Solver wie Simcenter Nastran oder Simcenter Optistruct für die endgültige Validierung zu ersetzen, ist Simcenter Simsolid zu Beginn des Konstruktionszyklus am leistungsfähigsten, wo schnelle Iterationen und die Erkundung des Entwurfsraums entscheidend sind. Ingenieure können innerhalb von Minuten aussagekräftige Strukturanalysen durchführen, Lastpfade und Problembereiche identifizieren und mit einer weitaus ausgereifteren Konstruktion detaillierte FEA erstellen, wodurch die gesamten Simulationszeitpläne erheblich verkürzt werden.

Simcenter Radioss und Simcenter Madymo behandeln ergänzende, aber unterschiedliche Aspekte der Crash- und Sicherheitssimulation, und ihre kombinierte Verwendung bietet Sicherheitsingenieuren eine einzigartig umfassende Toolchain. Simcenter Radioss zeichnet sich durch die Modellierung der strukturellen Reaktion des Fahrzeugs selbst aus — Deformation von Karosseriestrukturen, Barriereinteraktionen und Energieabsorptionsverhalten bei Aufprallereignissen mit hoher Geschwindigkeit. Simcenter Madymo ist unterdessen auf die biomechanische Reaktion von Fahrzeuginsassen und Fußgängern spezialisiert und simuliert präzise Dummy-Modelle, menschliche Körpermodelle, Rückhaltesysteme wie Sicherheitsgurte und Airbags sowie Interaktionen mit Kindersitzen. Durch die Kopplung der Strukturergebnisse von Simcenter Radioss mit den Insassenmodellen von Simcenter Madymo können Ingenieure Verletzungskennzahlen wie Kopfverletzungskriterium (HIC), Brustbeugung und Oberschenkelbelastung in einem einzigen integrierten Arbeitsablauf bewerten — was eine schnellere und genauere Einhaltung der globalen Sicherheitsvorschriften wie Euro NCAP-, FMVSS- und UNECE-Standards ermöglicht.

Einer der schwierigsten Aspekte der Mechanismensimulation ist die genaue Erfassung des dynamischen Zusammenspiels zwischen struktureller Flexibilität, aktiver Steuerlogik und realistischen Betriebslasten — und genau hier Simcenter Motionsolve unterscheidet sich von selbst. Anstatt Körper als rein starr zu behandeln, unterstützt Simcenter Motionsolve die flexible Körperintegration durch die Craig-Bampton-Komponentenmodussynthese, wodurch strukturelle Deformationen das dynamische Verhalten auf Systemebene beeinflussen können. Steuerungssysteme — egal, ob sie nativ modelliert oder mit Tools wie Simulink kosimuliert wurden — können eng mit dem mechanischen Modell gekoppelt werden, was virtuelle Tests im Hardware-in-the-Loop-Stil ermöglicht. Simcenter-Reifen Modelle geben realistische Anregungen zur Straßenlast ein, während Verbindungen zu Simcenter Nastran oder Simcenter 3D Ermüdung und Spannungsausgleich flexibler Bauteile direkt anhand der MBD-Ergebnisse ermöglichen — so entsteht ein wirklich durchgängiger Belastungs- und Haltbarkeitsablauf.

Simcenter Optistruct und Simcenter Inspire Beide bieten leistungsstarke Funktionen zur Strukturoptimierung, sind jedoch für unterschiedliche Benutzer und Phasen des Produktentwicklungsprozesses konzipiert. Simcenter Optistruct ist ein Tool auf Solver-Ebene, das die gesamte Tiefe der Optimierungsmathematik — Topologie, Topographie, Größe, Form und Gitteroptimierung — mit feinkörniger Kontrolle über Randbedingungen, Fertigungsregeln und Szenarien mit mehreren Lastfällen bietet. Es ist das Tool der Wahl für Simulationsspezialisten, die Optimierung in strenge, validierte technische Arbeitsabläufe einbetten müssen. Simcenter Inspire hingegen präsentiert Optimierungsergebnisse über eine stark visuelle, geometrieorientierte Oberfläche, die generatives Design Designingenieuren und Industriedesignern ohne tiefgründige FEA-Erfahrung zugänglich macht. Strategisch zusammen verwendet, kann Simcenter Inspire schnell optimierte Konzeptgeometrien zu Beginn der Entwicklung generieren und kommunizieren, während Simcenter Optistruct diese Konzepte später im Prozess verfeinert und validiert, um produktionsreife Standards zu erfüllen.

Ein Teil, das in der Simulation perfekt funktioniert, sich aber während der Herstellung verzieht, kann Montagetoleranzen oder Strukturanforderungen im Betrieb nicht einhalten — was die Verbindung zwischen Fertigungssimulation und Strukturanalyse von entscheidender Bedeutung macht. Die Simulationsfunktionen von Simcenter für die Teilefertigung sagen Phänomene wie Rückfederung bei der Blechumformung, Eigenspannungen durch Schweißen und Wärmebehandlung sowie Verformungen bei additiven Fertigungskonstruktionen voraus. Entscheidend ist, dass diese Ergebnisse der fertigungsbedingten Eigenspannungen und Geometrieabweichungen direkt im Downstream abgebildet werden können. Simcenter Nastran oder Simcenter Optistruct Strukturanalysen, die es Ingenieuren ermöglichen, zu beurteilen, wie sich der Fertigungszustand — und nicht die ideale CAD-Geometrie — auf die Ermüdungslebensdauer, die Beulfestigkeit und die allgemeine strukturelle Integrität auswirkt. Diese geschlossene Verbindung zwischen Fertigung und Struktursimulation ist eine wichtige Voraussetzung für eine Produktentwicklung, die auf Anhieb stimmt.