www.hbmprenscia.com

nCode DesignLife ist ein CAE-basiertes Ermüdungsanalyse-System mit einer umfassenden Reihe von Solvern und erweiterte Methoden für die Vorhersage der Strukturfestigkeit aus Ergebnisdateien der wichtigsten Finite Element Analysen (FEA).

Lebensdauervorhersagen und Test-CAE Korrelation

Produktdetails

Vorteile: ● Verringert die Abhängigkeit von physikalischen Tests und Vermeiden von teuren Änderungen an Konstruktion und Werkzeugen ● Führt physikalische Tests intelligenter und schneller durch, indem zuerst simuliert wird ● Reduziert die Garantieansprüche durch weniger Fehler und Ausfälle ● Reduziert die Kosten und Gewicht, indem Sie mehrere Designvarianten simulieren ● Verbessert die Konsistenz und Qualität mit standardisierten Analyseprozessen

https://www.hbmprenscia.com/https://www.hbmprenscia.comhttps://www.ncode.com/de/

www.hbmprenscia.com

Kernfunktionen für die erweiterte Ermüdungsanalyse

Spannungsbasierte Ermüdungsanalyse (SN)Das Hauptanwendungsgebiet ist die Langzeitschwingfestigkeit (Bereich hoher Lebensdauern), bei der die Lebensdauerab-schätzung maßgeblich von der Normalspannung bestimmt wird. Beinhaltet auch die Fähigkeit zur Interpolation zwischen mittelspannungs- oder temperaturabhängigen Werkstoffkurven.

Benutzderdefinierte AnalyseErmöglicht die Verwendung von Python oder MATLAB-Skripts, um vorhandene Analysemöglichkeiten auszubauen - ideal für firmenspezifische Methoden oder Forschungsprojekte.

Signalverarbeitung Umfasst die nCode Basisfunktionen (nCode Fundamentals) für die grundlegende Bearbeitung, Analyse und Visualisierung der Daten. Belastungskollektive können aus vorhandenen oder erstellten, mehrfachen Fällen definiert werden. Mit dieser Funktion ist es einfach, ein Belastungskollektiv mit Wiederholungen zu erstellen.

Material-Manager Ermöglicht das Hinzufügen, Editieren und grafische Darstellen von Werkstoffdaten. Eine Standarddatenbank mit Ermüdungseigenschaften für üblicherweise verwendete Materialien ist bereits enthalten.

Vibration-ManagerErmöglicht die Eingabe, das Editieren und Einsehen von Vibration-Spezifikationsdaten. Eine Standarddatenbank mit mehr als 100 Vibrationseinträgen ist bereits enthalten.

Virtueller Dehnungsmessstreifen (DMS) Eine besonders leistungsfähige Funktion, um eine Korrelation zwischen Test- und Finite-Elemente-Ergebnissen herzustellen. Sie können viele Einzel- oder Rosetten-DMS in einem Nachbearbeitungsschritt grafisch auf Ihren FE-Modellen positionieren und ausrichten. Danach werden die Zeitverläufe der Beanspruchungen extrahiert, um eine direkte Korrelation zu den gemessenen Dehnungsdaten herzustellen. Eine Rekonstruktion der Eingangslasten in eine Komponente mit Hilfe der gemessenen Dehnungen ist ebenfalls möglich.

RissfortschrittStellt eine umfassende Funktion der linear-elastischen Bruchmechanik unter Anwendung von dem Industriestandard entsprechenden Methoden für spezifizierte Positionen auf dem FE-Modell bereit. Es stehen integrierte Rissfortschrittsgesetze wie NASGRO3, Forman, Paris, Walker und andere zur Verfügung. Es ist möglich aus der vorhandenen Geometrien-Bibliothek auszuwählen oder mit eigenen, kundenspezifischen Spannungsintensitätsfaktoren zu arbeiten.

FE-AnzeigeErmöglicht die grafische Anzeige von FE-Modellen mit Konturen von Belastungsergebnissen. Animierte Verschiebungen in FE-Ergebnissen oder Animationsdateien zeigen Strukturverformungen unter Last an.

nCode DesignLife bietet die Fähigkeit über die Durchführung einfacher Spannungsanalysen hinauszugehen, um überdimensionierte Produkte durch Simulation tatsächlicher Lastbedingungen und kostenintensive Konstruktionsänderungen zu vermeiden.

"Virtueller DMS" bietet besondersviel Leistung beim Korrelieren vonMessdaten

https://www.hbmprenscia.comhttps://www.ncode.com/de/

www.hbmprenscia.com

DesignLife Optionen

Spannungsbasierte Lebensdaueranalyse (SN) Das Hauptanwendungsgebiet der spannungsbasierten Lebensdaueranalyse ist die Langzeitschwingfestigkeit (Bereich hoher Lebensdauern), bei der die Lebensdauerabschätzung maßgeblich von der Normalspannung bestimmt wird. Für die Definition der Wöhlerkurven steht eine Vielzahl an Methoden zur Verfügung, darunter auch die Fähigkeit zur Interpolation zwischen mittelspannungs- oder temperaturabhängigen Werkstoffkurven. Weitere Optionen dienen zur Berücksichtigung von Spannungsgradienten und Oberflächengüte. Um die Flexibilität noch weiter zu erhöhen, ermöglicht die Skripterstellung mit Python die Definition kundenspezifischer Lebensdauermethoden und Materialmodelle.

Funktionsmerkmale: ● Materialmodelle

● Standard SN ● Mittelspannungsabhängige SN ● R-Verhältnis abhängige SN ● Temperaturabhängige SN ● Haigh-Diagramm ● SN Bastenaire-Kurve ● Anpassung von der SN Analyse mit Python Skripten

● Dehnungskombinationsmethoden oder kritische Schnittebenen-Analyse

● Rückrechnung bei einer vorgegebenen Lebensdauer ● Beurteilung mehrachsiger Belastungen

● Biaxial ● 3D-Multiaxial ● Automatische Korrektur

● Mittelspannungskorrekturen ● FKM-Richtlinien ● Goodman ● Gerber ● Walker ● Interpolieren zwischen mehreren Kurven

● Kerbkorrektur: ● Korrektur des Spannungsgradienten

● FKM-Richtlinie ● Benutzerdefiniert

● Methode des kritischen Abstandes

Dehnungsbasierte Lebensdaueranalyse (EN)Die dehnungsbasierte Lebensdaueranalyse ist auf eine Vielzahl von Problemen anwendbar, unter anderem auf die Kurzzeitschwingfestigkeit, bei der die Lebensdauerabschätzung durch die örtliche elasto-plastische Dehnung bestimmt wird. Die Standard EN Methode verwendet die Manson-Coffin-Basquin-Formel und definiert das Verhältnis zwischen der Dehnungsamplitude εa und Anzahl der Wiederholungen bis zum Anriss Nf. Materialmodelle können auch unter Verwendung allgemeiner Look-up-Kurven definiert werden. Damit ist es möglich, zwischen mittelspannungs- oder temperaturabhängigen Materialdatenkurvenscharen zu interpolieren.

Funktionsmerkmale: ● Materialmodelle

● Standard ● Mittelspannungsabhängig ● R-Verhältnis abhängig ● Temperaturabhängig ● Grauguss

● Dehnungskombinationsmethoden oder kritische Schnittebenen-Analyse

● Spannungs-Dehnungs-Nachverfolgung zur präzisen Position der Zyklen

● Rückrechnung bei einer vorgegebenen Lebensdauer ● Multiaxiale Schädigungsmodelle

● Wang Brown ● Wang Brown mit Mittelwert

● Mittelspannungskorrekturen ● Morrow ● Smith-Watson-Topper ● Interpolieren zwischen mehreren Kurven

● Plastizitätskorrekturen ● Neuber ● Hoffman-Seeger ● Seeger-Heuler

● Beurteilung mehrachsiger Belastungen ● Biaxial ● 3D-multiaxial ● Automatische Korrektur

https://www.hbmprenscia.comhttps://www.ncode.com/de/

www.hbmprenscia.com

Punktschweißen Diese Option basiert auf der LBF-Methode (siehe SAE Paper 950711), die eine Ermüdungsanalyse von Punktschweißungen in dünnen Blechen ermöglicht. Die Schweißpunkte werden mit steifen Balkenelementen (z.B. MSC.Nastran CBAR) modelliert, wie es von vielen führenden FE Pre-Prozessoren unterstützt wird. Darüber hinaus werden CWELD- und ACM-Ansätze unter Verwendung von Volumenelementen unterstützt. Alle zugehörigen Modellinformationen werden automatisch identifiziert und ermöglichen damit den Aufbau der Analyse und die Lösungsschritte schnell und einfach durchzuführen.

Querschnittskräfte und -momente dienen zur Berechnung struktureller Spannungen am Schweißpunkt. Lebens-dauerberechnungen werden rund um die Punktschweißung in mehreren Winkelschritten durchgeführt und die ermittelten Gesamtlebensdauer inklusive des Worst-Case-Szenarios wird ausgegeben. Die bereitgestellten Materialdaten können im Allge-meinen auf viele Fälle von Punktschweißungen angewendet werden. Die Skripterstellung mit Python ermöglicht auch die Modellierung anderer Fügeverfahren wie Niet-und Schraub-verbindungen.

Schweißnaht Die Option Schweißnaht ermöglicht die Lebensdaueranalyse von Schweißnaht-Verbindungen, darunter Kehl-, Überlappungs- und Laserschweißnähte. Die Methode basiert auf einem von Volvo (siehe SAE Paper 982311) entwickelten und in jahrelanger Anwendung in Entwicklungsprojekten für Fahrgestelle und Karosserien bestätigten Ansatz. Die Spannungen können entweder direkt aus FE-Modellen (Shell- oder Solid-Elemente) oder aus den Gitterpunktkräften oder Verschiebungen an der Naht bestimmt werden. nCode DesignLife stellt Methoden zur intelligenten Identifizierung von Schweißlinien im FE-Modell bereit und vereinfacht damit das Aufbauen eines Betriebsfestigkeitsversuches. Generierte Materialdaten für

Schweißnähte unter Biege- und Zugbedingungen werden zur Verfügung gestellt. Dieser Ansatz ist zur Bestimmung des Versagens an Schweißfußpunkt, -wurzel und -flanken geeignet. Dicke Schweißnähte können mit der Spannungsintegrationsmethode bewertet werden, die im Standard ASME Boiler & Pressure Vessel Code (Teil 2) beschrieben sind. Diese Option verfügt nun über eine automatisierte Methode zur Identifizierung der Schweißstellen in einem FE-Volumenmodell. Darüber hinaus stehen Korrekturen für Blechdicke und Mittelspannungseinfluss zur Verfügung. Strukturspannungen am Fußpunkt der Schweißnaht und die Hot-Spot Spannung können durch die Extrapolation der Oberflächenspannung an Stellen in der Nähe der Schweißnaht bestimmt werden. Zusätzlich wird die britische Schweißnorm BS7608 mit den dazugehörigen Materialkurven unterstützt.

WholeLife (Gesamtlebensdauer)WholeLife garantiert eine akkuratere Bestimmung der Lebensdauer von Schweißnähten, insbesondere bei komplexen Geometrien, indem es einen integrierten Ansatz zur Bestimmung der Ermüdung über die gesamte Lebensdauer einer Komponente verwendet – vom Anfangsstadium bis zum endgültigen Bruch. Die gleiche Strukturspannungsmethode, die auch für Schweißnähte genutzt wird, wird auch in WholeLife verwendet, um die strukturelle Biege- und Membranspannung an der Schweißnaht zu bestimmen.

WholeLife verwendet die Spannungsverteilung über der Dickenrichtung für die Geometrie und kann die Effekte eines bekannten Eigenspannungsprofils berücksichtigen. Obwohl dies in erster Linie eine CAE-basierte Analyse ist, kann die gleiche Methode auch auf gemessene Belastungsdaten angewandt werden.

KlebeverbindungenDiese Option verwendet eine bruchmechanische Methode, um die am stärksten belasteten Verbindungen zu beurteilen. Klebeverbindungen werden mit Beam-Elementen modelliert und Gitterpunktkräfte zur Berechnung der Linienkräfte und Momente an den Ecken der geklebten Flanken verwendet. Näherungsberechnungen der Energiefreisetzungsrate (das äquivalente J-Integral) werden an den Kanten der Klebfläche durchgeführt und aus dem Verhältnis zum Grenzwert des Rissfortschritts wird ein Sicherheitsfaktor berechnet (Reservefaktor der Konstruktion).

Kritische Schwachstellen bei Verbindungen von Werkstoffen effizient erkennen

https://www.hbmprenscia.comhttps://www.ncode.com/de/

www.hbmprenscia.com

DesignLife Optionen

VibrationsermüdungDie Option Vibtrationsermüdungs simuliert Vibrationstests auf einem Schwingtisch (Shaker), mit Rauschen (PSD), Wobbelsinus, Sinus mit Haltezeit oder Sinus über Rauschen Belastungen. Damit kann die Lebensdauer im Frequenzbereich vorhergesagt werden, die für viele Anwendungen mit stochastischen Lasten, wie Wind und Wellen realistischer und effizienter als Zeitbereichsanalysen sind. Beginnend mit einer extern berechneten Finite-Elemente-Frequenzganganalyse wird anschließend in nCode DesignLife die Vibrationsbelastung definiert. Hierzu können auch Lastfälle mit Temperatureffekten, statischem Offset und vollständige Belastungskollektive mit Belastungskombinationen gehören. Vibrationsermüdungsbelastungen können in spannungsbasierten (EN), dehnungsbasierten (SN), Punktschweiß-, Schweißnaht- und Kurzfaserverbundstoff-Analysen verwendet werden.

Vibration Profile Design (vormals Accelerated Testing) ist eine ergänzende Produktoption, die die Möglichkeit bietet, einen repräsentativen PSD oder Swept-Sine Schwingtisch Vibrationstest auf Basis von Messdaten zu erstellen. Es ermöglicht die Kombination von mehreren Zeit- und Frequenzbereichdatensätzen zu repräsentativen Testspektren, die den Test beschleunigen ohne realistische Niveaus zu überschreiten.

Strain Gauge PositioningDie Option Strain Gauge Positioning berechnet die optimale Position und Anzahl von Dehnungsmessstreifen, die verlangt werden für eine sich anschließende Rekonstruktion an anliegenden Lasten.

Das Lastrekonstruktions-Glyph verwendet virtuelle Dehnungen, die aus Einheitslasten resultieren, zusammen mit gemessenen Dehnungs-Zeitverläufen von physikalischen Messstreifen, die mit den virtuellen Messtreifen übereinstimmen, zur Rekonstruktion der Kraftverläufe, die die gemessenen Dehnungen erzeugen.

Thermo-mechanische ErmüdungsversucheKomponenten, die in Hochtemperatur-Umgebungen betrieben werden, z.B. Motorkolben, Abgassysteme oder -krümmer, haben oft komplexe Schadensbilder. Die Option Thermo-mechanische Ermüdung (TMF) bietet Solver für Ermüdung bei Hochtemperatur und Kriechen auf Basis von Spannungs- und Temperatur-ergebnissen aus FE-Simulationen. Mechanische Belastungen, die mit einem unterschiedlichen Tempo zu den Temperaturänderungen variieren, können ebenfalls kombiniert werden. Die benötigten Materialdaten werden aus Standard-Ermüdungsversuchen bei konstanter Temperatur und aus Kriechversuchen abgeleitet.

Hochtemperatur-Ermüdungsmethoden beinhalten Chaboche und ChabocheTransient. Die Kriechanalysemethoden beinhalten Larson-Miller und Chaboche.

https://www.hbmprenscia.comhttps://www.ncode.com/de/

www.hbmprenscia.com

DesignLife Optionen für die Analyse von Kunststoffen

Kurzfaserverstärkte Verbundwerkstoffe Die Option Kurzfaserverstärkte Verbundwerkstoffe verwendet einen spannungsbasierten Ansatz für die Analyse anisotropischer Materialien, wie z.B. glasfaserverstärkter Thermoplaste. Der Spannungstensor für jede Schicht/Layer und jeden Integrationspunkt über die gesamte Dicke wird aus den FE-Ergebnissen gelesen. Der Materialorientierungstensor, der den "Faseranteil" (fibre share) an jedem Berechnungspunkt beschreibt, wird durch ein Mapping einer Simulation des Herstellungsprozesses mit dem FE-Modell ermittelt. Dieser Orientierungstensor kann entweder direkt aus der FE-Ergebnisdatei oder aus einer ASCII-Datei gelesen werden.

Die Analyse kurzfaserverstärkter Verbundwerkstoffe benötigt Standard-Materialdaten von mindestens zwei SN-Kurven bei unterschiedlicher Faserausrichtung. DesignLife verwendet diese Daten, um eine passende SNKurve für jeden Berechnungspunkt und jede Ausrichtung zu ermitteln. Die Möglichkeit von nCode DesignLife, beispielsweise mehrfache Lasten variabler Amplitude oder Belastungszyklen zu verarbeiten, werden auch für Verbundwerkstoff unterstützt.

Kunststoffanalyse (Verbundwerkstoffanalyse)Mit der Option Verbundwerkstoffe können Benutzer die Festigkeit einer Struktur mit den in der Industrie gültigen Versagenskriterien von Verbundwerkstoffen vergleichen. Statt diese Beurteilung auf wenige Lastfälle oder Schritte zube- grenzen, können Spannungen unter Verwendung von ausgewählten Ausfallkriterien durch realistische Belastungskollektive (quasi-statisch oder dynamisch) beurteilt werden. Das erlaubt eine leichte Identifikation von kritischen Stellen, Lastkombinationen und damit verbundene Sicherheitsfaktoren. Zusätzlich können ausgewählte Lastpfade visuell mit den Materialbruchlinien verglichen werden.

Folgende Methoden können einzeln oder kombiniert verwendet werden, um das konservativste Ergebnis zu erhalten:

● Maximale Spannung ● Maximale Dehnung ● Norris ● Norris-McKinnon ● Hoffman ● Tsai-Hill ● Tsai-Wu ● Franklin-Marin

● Hashin ● Hashin-Rotem ● Hashin-Sun ● NU modifiziert ● Christensen ● Unit Circle ● Benutzerdefinierte

Kundenmethoden mit Python

https://www.hbmprenscia.comhttps://www.ncode.com/de/

www.hbmprenscia.com

DesignLife Optionen

* Die tatsächliche Reduzierung der Rechenzeit ist abhängig von der jeweiligen Berechnung

Steigern Sie den Durchsatz der Simulation mit weiteren Rechenkapazitäten

Dang Van Dang Van ist eine Methode zur Abschätzung der Dauerfestigkeit unter komplexen Belastungsbedingungen, wobei ein Versagenskriterium für die Ermüdungsgrenze bei mehrachsigen Belastungen verwendet wird. Das Ergebnis der Analyse sind Sicherheitsfaktoren anstelle von Lebensdauern. Hierbei werden spezifische Werkstoffparameter verwendet, die z.B. aus Zug- und Torsionsversuchen berechnet wurden. Herstellungsbedingte Effekte können durch die Verwendung einer äquivalenten plastischen Dehnung in der unbelasteten Komponente berücksichtigt werden.

Sicherheitsfaktor Das Modul Sicherheitsfaktor ermöglicht die Berechnung von spannungsbasierten Sicherheitsfaktoren. Diese Methode verwendet Standard-Mittelspannungskorrekturen oder benutzerdefinierte Haigh-Diagramme für die Bewertung der Betriebsfestigkeit.Diese Methode ist als Schlüsselkriterium für die Entwicklung von Motoren und Komponenten im Antriebsstrang weit verbreitet.

Option der ParallelverarbeitungnCode DesignLife kann parallel auf Maschinen mit mehreren Prozessoren ausgeführt werden. Jede Parallelverarbeitungs-Lizenz erlaubt die Nutzung eines weiteren Rechnerkerns. Da die Ermüdungsanalyse an jeder Position des Modells faktisch unabhängig ist, ist der Vorteil weitere Parallelverarbeitungs-Optionen zu verwenden skalierbar. Mehrfach-Optionen können auch zur Beschleunigung der Analyse-Übersetzungsphase verwendet werden, wobei der Übersetzungsprozess auf mehrere Prozesse aufgespaltet wird.

Verteiltes RechnenMit der Option Verteiltes Rechnen können im Batch Modus laufende Analysen über mehrere Rechner oder Knoten in einem Computer-Cluster verteilt werden. Der verwendete MPI-Standard, der im Bereich von Hochleistungsberechnung (HPC) Umgebungen weit verbreitet ist, stellt sicher, dass sogar die größten FE-Simulationen effizient durchgeführt werden. Diese Skalierbarkeit ermöglicht die schnelle Bearbeitung von FE-Simulationen auf Prozessoren mehrerer Maschinen.

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

9648241210864

Run Time vs. Threads*

Elap

sed

Run

Tim

e (s

econ

ds)

Number of Threads

11235

7499

5649

4537

3806

1968

1084482

Schneller zu besseren Designs durch Skalierbarkeit der Hardware

https://www.hbmprenscia.comhttps://www.ncode.com/de/

www.hbmprenscia.com

Über HBM PrensciaHBM Prenscia ist ein weltweit führender Anbieter von Technologie- und Engineering-Softwareprodukten und Dienstleistungen für die Zuverlässigkeit, Leistung und Lebensdauer eines Produkts. Wir liefern ein breites Spektrum an technischen Lösungen, die unseren Kunden einen überzeugenden Mehrwert für das Design und die Entwicklung von zuverlässigen, robusten Produkten und Lebenszykluskosten bieten. Durch unser Angebot von branchenführender Software (nCode und ReliaSoft), Training und Ingenieurdienstleistungen versetzen wir Unternehmen in die Lage, die Rentabilität zu steigern sowie operative Erfolge durch Design und Zertifizierung, optimierte Verfahren, Datenhaltung & -verarbeitung, und CAE-Simulationen zu erreichen.

Weitere Informationen finden Sie auf unserer Website unter www.hbmprenscia.com oder info.de@hbmprenscia.com

© 2020 HBM United Kingdom Limited (an affiliate of HBM Prenscia Inc.), at Technology Centre, Advanced Manufacturing Park, Brunel Way, Catcliffe, Rotherham S60 5WG, UK. All Rights Reserved. All other product names, logos, trademarks, and service marks are the property of their respective owners. NC

2020

-DL-

PD_0

820/

DE

Weitere nCode Lösungen:

nCode GlyphWorks Datenverarbeitungssystem für die Signalverarbeitung und Betriebsfestigkeitsanalysen.

nCode VibeSysDatenverarbeitungssystem für Vibrationsanalysen.

Aqira Standardisierte Engineering-Prozesse, Ausführung gestreamter Datenanalytik und -management.

Premium-MaterialdatenbankHochwertige Ermüdungsparameter von Stählen, Aluminiumlegierungen und additiv gefertigten Werkstoffen.

https://www.hbmprenscia.comhttps://www.hbmprenscia.commailto:info.de%40hbmprenscia.com?subject=https://www.ncode.com/de/