Die Finite-Elemente-Analyse (FEA) ist ein leistungsfähiges Verfahren zur numerischen Vorhersage des dynamischen Schwingungsverhaltens von Strukturen aller Art. Ausgehend von der Strukturgeometrie, den Materialeigenschaften und den gegebenen Randbedingungen lassen sich die modalen Parameter (Eigenfrequenz, Schwingform und Dämpfung) der Struktur berechnen. Diese Methode bildet somit ein wichtiges Instrument in der Bauteil- und Strukturentwicklung (z.B. Digital Prototyping), was sich vor allem in einer verkürzten Produktentwicklungszeit niederschlägt.
Das FEA-Modul bietet verschiedene Algorithmen zur Ermittlung von modalen Parametern (FEA Modal), zur Simulation der Strukturspannung und -dehnung (FEA Static), zur Vorhersage der dynamischen Strukturantwort auf verschiedene externe Lasten (FEA Transient) und zur Berechnung von Übertragungsfunktionen (FEA Übertragungsfunktion). Zusätzlich kann das simulierte Modell mit Hilfe der FE-Model-Anpassung anhand von realen WaveCam-Messungen aber auch mittels Resultaten von anderen Schwingungssensoren optimiert werden.
Damit können neue Konstruktionen, Änderungen an der Struktur und externe Lasten präzise simuliert und optimiert werden. Dieses leistungsstarke Werkzeug unterstützt Sie in Ihrem Entwicklungsprozess und beim Prototyping, um betriebskritische oder ungünstige Resonanzfrequenzen der Struktur zu identifizieren und um ein klares Verständnis der Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge zwischen bestimmten Schwingungsanregungen und deren Reaktion zu erhalten.
Die Simulation benötigt nur .stl- oder .obj-Dateien eines 3D-Modells.
FEA für Finite-Element-Analyse
Digitaler Zwilling für die Anpassung Ihrer Finite-Elemente-Simulation an gemessene modale Ergebnisse
Ergebnisanzeige
Report zur automatischen Erstellung von Berichtsdokumenten
Unterstützte Exportformate:
In der FEA Modalanalyse werden Techniken der Modalanalyse auf das Modell einer Struktur angewandt, um deren Schwingungseigenschaften (Eigenfrequenzen und Eigenformen) zu bestimmen. Diese Eigenschaften sind wichtige Parameter zum Verständnis dynamischer Belastungsbedingungen oder als Grundlage für transiente oder harmonische Analysen.
Die Geometrie ist der Ausgangspunkt. Dann wird auf dieser Geometrie ein Gitter erzeugt. Dieses Gitter unterteilt die Geometrie in Elemente, die für die FEM-Analyse verwendet werden. Flächen können als Randbedingungen fixiert werden. Nun werden die Bewegungsgleichungen generiert und gelöst, die Eigenfrequenzen und Eigenformen liefern. Diese Ergebnisse können dann auf der bereitgestellten Geometrie animiert werden.
FEA Statische Analyse ermöglicht die Simulation von statischen Spannungen und Dehnungen. Auf die belastete Geometrie werden Randbedingungen gesetzt und eine Kraft oder ein Druck wird aufgebracht. Dann berechnet das Modul die Spannungen und Dehnungen in verschiedenen Richtungen und stellt sie über eine Farbkarte auf der Geometrie dar.
Die transiente Analyse ist ein Verfahren zur Bestimmung der dynamischen Reaktion eines Struktur unter der Einwirkung beliebiger zeitabhängiger Lasten. Diese Art der Analyse kann verwendet werden, um die Reaktion einer Struktur auf eine bestimmte Kombination von statischen, transienten und harmonischen Lasten zu bestimmen.
Die Software WaveSim verwendet die Newmark-Zeitintegrationsmethode, um die grundlegenden Bewegungsgleichungen zu diskreten Zeitpunkten zu lösen.
Die Frequenzantwortanalyse basiert auf der transienten Analyse, geht aber noch einen Schritt weiter. Nachdem die Antworten gemäß der transienten Analyse berechnet wurden, werden Frequenzgangfunktionen (FRFs) zwischen dem Eingangskanal und den Ausgangskanälen berechnet. Die Mode Shapes dieser FRFs können dann für verschiedene Frequenzen visualisiert werden. Die Frequenzganganalyse wird für die Berechnung von Amplituden-, Phasen- und Frequenzgang verwendet.
Es stehen zwei Methoden zur Verfügung:
WaveSim FE Model Anpassung ist ein leistungsstarkes Werkzeug zur Angleichung Ihrer Finite-Elemente-Simulation an gemessene modale Ergebnisse.
Dadurch wird ein modaler, digitaler Zwilling Ihrer Struktur erstellt. Um ein globales Minimum der Zielfunktion zu finden, wird eine Reihe von Werten für beide Materialparameter als Startwerte für Optimierungsschritte verwendet. Diese Schritte werden so lange wiederholt, bis die Frequenzdifferenz und/oder die MAC-Werte zwischen Simulation und gemessenen Ergebnissen zufriedenstellend sind.
Die Model Anpassung bietet auch halbautomatische Geometriezuweisungen, um die Geometrien aus der Simulation an die Messgeometrie (Bild) anzupassen. Dies ist ein wichtiger Schritt, um eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu erreichen, und wird halbautomatisch durchgeführt.
Vergleichen sie erstmalig strukturdynamische Hochgeschwindigkeitskamera-Analysen mit Simulationen und klassischen Schwingungssensoren, wie Beschleunigungsaufnehmern oder Laser Vibrometern und validieren somit ihre Messungen bzw. Simulationen. Mittels halbautomatischen Geometrieabgleich können durch die Bestimmung des MAC-Kriteriums, Ähnlichkeiten zwischen den Resultaten bestimmt werden. Durch die Unterstützung des UFF-Dateiformats können beliebige modale Resultate aus unterschiedlichen Softwarepaketen zur Modalanalyse genutzt werden.
WaveSim Report ermöglicht Ihnen die automatische Erstellung von detaillierten Report Dokumenten. Dieser enthält alle wichtigen Informationen zu Ihren Messdaten, dem Messobjekt, Fotos, Videos und natürlich die Ergebnisse der Analysen. Sie können sich den Report individuell gestalten und zum Beispiel nur relevante Moden abspeichern oder nur bestimmte Messdaten als Plot integrieren. Für den Export Ihrer Report Dokumente können verschiedene Formate verwenden werden (*.docx, *.pptx, *.pdf).
