Funktionen

Software für FEM-Berechnung mit CAD-Integration

Die Software für Finite-Elemente-Berechnung (FEM) Autodesk® Nastran® In-CAD nutzt den Autodesk Nastran-Solver zur Simulation des Verhaltens unter realen Bedingungen. Dank Integration kann die Berechnung direkt in kompatiblen Softwarelösungen stattfinden. Lösen Sie Ihre technischen Probleme, noch bevor Sie mit der Fertigung beginnen.

Seitenansicht:

    Erweiterte Analyse

  • Frequenzantwort

    Bestimmen Sie basierend auf frequenzabhängigen Lasten die harmonische Strukturreaktion. Berücksichtigen Sie Verschiebung, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Spannung und Dehnung. Stellen Sie fest, wie eine Struktur in einem Bereich von Erregungsfrequenzen auf eine bestimmte Belastung reagiert.

  • Auswirkungsanalyse

    Autodesk Nastran In-CAD verwendet den Autodesk Nastran-Solver für genauere und schnellere nichtlineare transiente Analysen. Diese Art der Analyse kann alle Arten von Nichtlinearitäten gleichzeitig abdecken – große Verformungen, gleitenden Kontakt sowie nichtlineare Materialien. 

  • Normalmoden

    Ermitteln Sie mögliche Probleme wie z. B. vibrationsbezogene Bedienerermüdung oder Strukturermüdung aufgrund struktureller Belastung in Generatoren, rotierenden Geräten oder allem, was auf einer vibrierenden Plattform angebracht ist. Zeigen Sie die Normalmoden oder natürlichen Frequenzen einer Struktur an, die dynamischer Belastung ausgesetzt sein kann. Ein umfassendes Verständnis der Normalmoden kann Ihnen dabei helfen, die Auswirkungen von Erschütterungen oder Vibrationen zu reduzieren, sei es durch Neukonstruktion oder durch Neuausrichtung von Lasten.

  • Normalmoden, Vorspannung

    Eine herkömmliche Modalanalyse kann angewendete Lasten nicht berücksichtigen. Autodesk Nastran In-CAD bietet spezielle Tools zur Erfassung von echter Steifigkeit bei komplexer Belastung. Wie die Saiten einer Gitarre oder in einem Klavier können erhöhte Spannungswerte Auswirkungen auf die operationale Steifigkeit haben und die Eigenfrequenz einer Struktur deutlich erhöhen. Zu diesen Werkzeugen gehören die Wellendrehung sowie die Druckbehälter.

  • Zufällige Schwingungsermüdung

    Gewinnen Sie Einblicke in die langfristige strukturelle Stabilität von Produkten, deren Betrieb durch Eingaben zur spektralen Leistungsdichte charakterisiert sein muss, wie z. B. Flugzeug- und Raumfahrzeugstrukturen und Industrieanlagen. Bauwerke, die Straßenlasten oder Schwingungen aufgrund von Strömungen ausgesetzt sind, werden von dynamischer Energie beeinflusst, die nicht einfach anhand von Frequenz und Amplitude gemessen werden kann. Belastungen über eine repräsentative Zeitspanne hinweg liefern eine gewisse Konsistenz und Vorhersehbarkeit.

  • Nichtlineare statische und transiente Reaktionen

    Mit dieser Funktion können Sie alle Formen der Nichtlinearität in transienten oder zeitabhängigen Ereignissen erfassen, sodass Sie die dynamischen Reaktionen auf dynamische Lasten besser erkunden oder mit Impulsen experimentieren können, die Resonanzschwingungen oder eine Spannungsverstärkung zum Ergebnis haben. 

    Präsentieren Sie die Auswirkungen von Material-Nichtlinearitäten (Spannungs- und Dehnungsdaten des Materials), Kontakten (Öffnen und Schließen von Lücken sowie Gleiten) sowie großen Verschiebungen und Drehungen (große Verformungen) in Analysemodellen für ineinandergreifende Ausstattung und Zahnräder sowie Detonationsanalyse. Sie können auch transiente Effekte und Trägheitseffekte mit einbeziehen.

  • Automatisierter Falltest

    Vereinfachen und automatisieren Sie diese sehr komplexe und zeitaufwendige Simulation. Der automatisierte Falltest ist ideal für die Analyse der Auswirkungen des Projektilaufpralls sowie für virtuelle Falltests verschiedener Gegenstände, darunter:

    • Mobiltelefone
    • Laptops
    • Konsumgüter    

    Der Test benötigt nur sehr wenige Eingabedaten für die Analyse – Geschwindigkeit und Beschleunigung des Projektils –, um die Zeitschritte, Dauer und komplexe Kontaktinteraktion zwischen Projektil und Ziel zu bestimmen. Die Analyse liefert eine vollständige und physikalisch realistische Simulation des Aufpralls und bietet Einblicke in das dynamische, implizite und nichtlineare Verhalten bzw. in die Aufprallereignisse unter realen Bedingungen.

  • Oberflächenkontakt

    Autodesk Nastran In-CAD enthält Optionen für die Kontaktmodellierung, mit denen Sie eine größere Zahl natürlicher Interaktionen zwischen Bauteilen testen und bei vereinfachten Lasten oder Beschränkungen die Anzahl der Schätzungen reduzieren können. Der Autodesk Nastran In-CAD-Solver vereinfacht grundsätzlich nichtlineare Berechnungen. Modellieren Sie Presspassungen, Zahnräder, mechanische Komponenten und Baugruppen mit verschiedenen Kontaktarten, einschließlich Gleitkontakt, Reibung und Verschweißung, für wirklichkeitsgetreue Simulationen.

  • Erweiterte Materialmodelle

    Erfassen Sie komplexe nichtlineare Phänomene, z. B. Plastizität (dauerhafte Festlegung der Nachdehnung), Hyperelastizität (Elastomere) und Effekte mit Formgedächtnis. Modellieren Sie eine breite Palette an Materialien von Metallen über Gummistoffe bis hin zu weichem Gewebe in einem einzigen virtuellen Test. Prognosen anhand einfacher Materialmodelle können zu fehlerhaften Konstruktionsentscheidungen führen. Zu den nichtlinearen Optionen in der Materialbibliothek gehören elastische Wölbungen, zusammengesetzte Materialien, Bruch- und Fehleranalyse und vieles mehr.

  • Verbundstoffe

    Profitieren Sie von der einfachen Handhabung von komplexen Lagendaten. Sie erhalten zuverlässige und aufschlussreiche Ergebnisse aus Analysen, die auf Fehlerindizes wie Puck und LaRC02 basieren. Anhand der progressiven Lagen-Fehleranalyse können Sie bestimmen, wie eine zusammengesetzte Struktur nach einem ersten Lagenfehler reagiert. Die 3D-Analyse für Volumenkörperelemente im Verbundmaterial erfasst präzise die quere Scherspannung in Verbundstrukturen.

  • Transiente Antwort

    Bestimmen Sie die Reaktion einer Struktur über einen Zeitraum hinweg unter dem Einfluss konstanter oder zeitabhängiger Lasten. Die statische Analyse zeigt, wie eine Struktur auf Belastung reagiert. Im Fall einer Impulslast oder anderer zeitabhängiger Lasten verhalten sich Strukturen jedoch möglicherweise anders als das Endprodukt. Mithilfe der Option Transiente Antwort können Sie das Verhalten eines Bauteils in der Entwicklung zu diesem Endergebnis hin untersuchen.

  • Zufällige Antwort

    Analysieren Sie das Verhalten einer Struktur in Reaktion auf die Auferlegung zufälliger dynamischer Lasten. Die simulierten Bedingungen umfassen Schwingungen der Straße, Wellenzyklen, Motorschwingungen und Windlasten.

    Offene und integrierte Benutzererfahrung

  • Integration in Inventor

    Erweitern Sie Autodesk Nastran In-CAD durch Kombination mit der 3D-CAD-Software Inventor. Mit der integrierten FEM-Technologie können Sie Probleme lösen, die über die linearen statischen Berechnungen in Inventor Professional hinausgehen. Verwandeln Sie Ihr 3D-CAD-System in eine FEM-Plattform und sorgen Sie für einen nahtlosen Übergang von der Konstruktion zur Analyse.

    Bearbeiten Sie Bemaßungen direkt in Inventor. Neuanalysen nach erfolgten Änderungen können in der CAD-Konstruktionsumgebung selbst durchgeführt werden, ohne das Modell von einem System in das andere und wieder zurück übertragen zu müssen. Die Finite-Elemente-Domäne mit Lasten, Randbedingungen und Netzen wird interaktiv aktualisiert.

  • Integration in SolidWorks

    Autodesk Nastran In-CAD stellt den für seine bewährten und präzisen Ergebnisse bekannten Autodesk Nastran-Solver direkt in SolidWorks bereit. Verkürzen Sie Ihre Lernkurve, behalten Sie Ihre Produktivität bei, vermeiden Sie Kompatibilitätsprobleme und profitieren Sie von professioneller FEM in einem kostengünstigen Paket.

    Sie finden die gleiche Arbeitsumgebung mit Menüs, Baumstrukturen und einem vertrauten Layout zur Erstellung von finiten Modellen und Anzeige der Analyseergebnisse. Autodesk Nastran In-CAD bietet hundertprozentige Kompatibilität und echte Geometrieassoziativität. Das bedeutet, dass die Lasten, Randbedingungen und Netze interaktiv in SolidWorks aktualisiert werden. 

    Die wichtigsten Vorteile der Integration in SolidWorks:

    • Erweiterte Vernetzungstechnologie bedeutet höhere Genauigkeit bei geometrisch komplexen Modellen.
    • Schnellere automatische Kontaktgenerierung bedeutet höhere Genauigkeit bei Baugruppen.
    • Zuverlässigeres Modellieren von Trägerelementen trägt zur Vermeidung von Überraschungen bei Baugruppen mit dünnen Elementen bei.
    • Präzisere nichtlineare und dynamische Funktionen sowie erweiterte Materialmodelle liefern solide Ergebnisse als Grundlage für fundierte Designentscheidungen.

    Zusätzlich können Teams die Software problemlos an mehreren Standorten gemeinsam nutzen, unabhängig davon, welches CAD-System verwendet wird.

  • Autodesk Nastran-Solver

    Der Autodesk Nastran-Solver bietet Analysefunktionen für Verbundstoffe, erweiterte dynamische Reaktionen, nichtlineare Berechnungen und Wärmeübertragung – zusätzlich zu den herkömmlichen linearen Statikberechnungen und Normalmoden. Die Genauigkeit der Ergebnisse wird regelmäßig anhand von NAFEMS-Standards und über 5.000 zusätzlichen Prüfbenchmarks kontrolliert. 

    Zu den wichtigsten Vorteilen zählen:

    • Bewährte und geschätzte FEM-Technologie
    • Kompatibilität mit Vor- und Nachbearbeitungssystemen
    • Skalierbarkeit zur Abdeckung des zukünftigen Simulationsbedarfs
    • Analyse und Ergebnisse in Echtzeit

    Effiziente Modellierung

  • Automatische Mittelflächenvernetzung Neu

    CAD-Volumenkörperteile können nun automatisch als Schalen idealisiert werden. So reduzieren Sie die Modellgröße und erzielen bei dünnen Bauteilen genauere Ergebnisse.

  • Gestell-Generator-Idealisierung Neu

    Öffnen Sie Modelle, die mit dem Gestell-Generator erstellt wurden, in Autodesk Nastran In-CAD. Bestimmen Sie, welche Elemente automatisch als Träger idealisiert und mit Material- und Querschnittdaten aktualisiert werden sollen.

  • Trägermodellierung

    Eine lange, schmale Komponente wird mit einer sehr geringen Anzahl von Elementen anstelle von Hunderttausenden von Volumenkörpern dargestellt. Dank der Geschwindigkeit und höheren Genauigkeit, die diese Elemente in die betreffenden Modelle einbringen, ist nun auch die Querschnitts- bzw. Geometrieoptimierung besser zugänglich.

  • Schrauben und Verbindungen

    Verwenden Sie die automatische Schraubverbindungsmodellierung mit Vorspannung, um gängige und komplexe Befestigungssimulationen zu vereinfachen. Beziehen Sie axiale Vorspannung oder Torsionsvorspannung ein, sodass eine verschraubte Maschine oder Struktur in ihrer zusammengefügten Form natürlicher auf aktive Lasten reagiert. Vernetzen Sie Modelle problemlos, und führen Sie den Solver für Schrauben- und Verbindungsanalysen aus.

    Lineare, Spannungs- und thermische Analyse

  • Statische Ermüdung

    Ermitteln Sie die Haltbarkeit von Strukturen unter Einwirkung wiederkehrender Belastungen, einschließlich Ermüdung bei niedriger und hoher Zykluszahl. Messen Sie die Lebensdauer basierend auf der Anzahl der Zyklen bis zum Ausfall oder bis hin zum kumulativen Schaden. Die Last kann einfach oder multiaxial ausfallen.

    Die Ermüdung ist einer der Ausfallgründe, die überall dort, wo dynamische Lasten auftreten, den größten Schaden verursachen. Der einfache Grund liegt darin, dass Faktoren wie Spitzenlast oder maximale Spannung für Prognosen nicht herangezogen werden können. Die Dauerfestigkeit erfordert die Einbeziehung eines langfristigen Schadens, verursacht durch mehrere Lasten über mehrere Millionen Zyklen hinweg. Die Ermüdungssimulation in Autodesk Nastran In-CAD bietet Tools, mit denen Sie Schäden infolge von Ermüdung einschätzen und eine bessere Kontrolle über diese Reaktion erhalten können. Diese Tools sind zur Auswertung unterschiedlichster Bauteile geeignet, darunter:

    • Gabelkronen von Fahrradaufhängungen
    • Rotierende Wellen
    • Ausstattung für Industriemaschinen
    • Schiffsausrüstung
  • Wärmeübertragung

    Verwenden Sie die Prinzipien der Wärmeübertragung durch Wärmeableitung und der Wärmeübertragung durch Konvektion, um Entwürfe auf eine gleichmäßige Temperaturverteilung hin zu überprüfen. Treffen Sie Vorhersagen sowohl über die Temperaturänderungen als auch über die darauf folgenden Auswirkungen.

    Thermische Effekte, wie z. B. ein Temperaturanstieg oder -abfall gegenüber der Umgebungstemperatur, sind ein häufiger Grund für Motorschäden oder Bremsausfälle bei Autos. Die thermische Ausdehnung bzw. Verdichtung beeinflusst die Passung und den Betrieb. So führen Spannungen aufgrund von thermischer Ausdehnung oder Verdichtung dazu, dass eine ansonsten funktionierende Konstruktion unbrauchbar wird.

    Mit Analysen der thermischen Wärmeübertragung und der thermischen Ausdehnung können Sie verhindern, dass Baugruppen – etwa ein Rotor auf einer Bremse – aufgrund hochkonzentrierter Spannungen ausfallen. Nutzen Sie die in der Software enthaltenen Werkzeuge, um zu erfahren, wie sich Verschiebungen auf die Spannungen in Kompressoren, Motoren, Leitungen, Rohren, Entlüftungselementen und vielem mehr auswirkt.

  • Lineares Knicken

    Untersuchen Sie die Knickfestigkeit von Konstruktionen in Inventor oder Dassault SolidWorks. Die Knickung kann in Bereichen auftreten, in denen Druck einen Verlust der Steifigkeit verursacht. Dies wird leicht übersehen, kann aber kostspielige Konsequenzen haben.

    Prüfen Sie, ob das für eine Säule, einen Träger oder ein anderes Modell verwendete Material nachgibt, und stellen Sie sicher, dass das Modell bei Einwirkung bestimmter Lasten nicht einknickt. Ändern Sie die Bemaßungen des Modells direkt in Ihrer CAD-Umgebung und vermeiden Sie, dass bestimmte Lastbedingungen zum Totalausfall führen.

  • Lineare Statik

    Bestimmen Sie das Ausmaß der Spannung, Dehnung und Verformung, das aus angewendeten statischen Lasten und festgelegten Abhängigkeiten entsteht. Dies ist eine der gängigsten Analysearten. Wenden Sie Lasten und Abhängigkeiten auf das parametrische Bauteil an. Der Autodesk Nastran-Solver liefert Ergebnisse, die Sie in einer Vielzahl von Formaten anzeigen können.

NASTRAN ist eine eingetragene Marke der National Aeronautics and Space Administration.

SolidWorks ist eine eingetragene Marke von Dassault Systèmes SolidWorks Corporation.