EXPLIZITE DYNAMIK

HÖCHSTE Dynamik analysieren.

Dynamisches Verhalten von Strukturen wird in der Regel durch implizite Löser beschrieben. Wenn die zu simulierende Zeit allerdings so kurz wird, dass die Ausbreitung der Schall- und Schockwellen innerhalb der Struktur berücksichtigt werden muss, setzen wir LS-DYNA als expliziten FEM Löser innerhalb der FEM ein. So lassen sich nicht nur diese hochdynamischen Verhaltensweisen untersuchen, es können auch Versagenskriterien wie das Reißen von Strukturen erfasst werden.

Für Schiffe und Offshore-Strukturen sind Kollisionen und Grundberührungen meist die höchsten Belastungen, die auftreten können. In der Automobilbranche ist die Verbindung von numerischen Simulationen mit Crashtests üblich.

Bei maritimen Strukturen werden diese Crashtests aufgrund der Größe und Kosten nicht durchgeführt. Die explizite Lösung innerhalb der FEM bietet die Möglichkeit, Kollisionen von Schiffen untereinander sowie mit festen Strukturen wie Brücken und Offshore-Anlagen am Computer zu simulieren.

Durch spezielle Versagenskriterien können auftretende Risse und plastische Verformungen nachgebildet und absorbierte Energie bewertet werden. So kann der potentiell auftretende Schaden detailliert beschrieben werden. Es können Rückschlüsse auf austretendes öl oder Diesel sowie das Potential von eindringendem Wasser beurteilt werden. Auch Aussagen über die Standfestigkeit der gesamten Struktur können getroffen werden.

Für militärische Marineeinheiten wie U-Boote ist die Einwirkung von Explosionen durch Seeminen, Torpedos oder Wasserbomben eine besondere Belastung. Als Experte für die dynamische Berechnung mit FEM unterstützen wir Werften und ihre Zulieferindustrie durch individuelle Schockberechnungen.

Wir bieten langjährige Erfahrung bei der Bewertung von starr angeschlossenen, aber auch elastisch gelagerten Aggregaten, Fundamenten sowie Einrichtungsgegenständen unter Schockbelastung.

Bei doppelt elastisch gelagerten Plattformen oder komplexen Strukturen wird über eine dynamische Berechnung nicht nur die Spannung, sondern auch plastische Dehnung innerhalb der Struktur im Zeitbereich bewertet. Zudem sind Aussagen über die Einsenkung, die Restbeschleunigung sowie nötige Schockfreiräume und spektrale Auswertungen im Frequenzbereich möglich.

Werden Aggregate auf einem U-Boot oder einem militärischen überwasserfahrzeug aufgestellt, müssen diese den Schock einer Unterwasserexplosion entweder unbeschadet überstehen oder dürfen keine Gefahr für die Besatzung darstellen. Um die Beschleunigung im Schockfall zu reduzieren, empfiehlt es sich das Aggregat elastisch zu lagern.

Bei der Auswahl der Dämpfungselemente ist sind verschiedene Gesichtspunkte wie die Eigenfrequenz, Einsenkung, Restbeschleunigung und Relativverschiebung zu beachten.

Wir unterstützen Sie bei der Auswahl von geeigneten Dämpferelementen und analysieren die Interaktion mit dem Aggregat. Dies geschieht durch selbstentwickelte und erprobte analytische Tools. Der Nachweis der elastisch gelagerten Struktur erfolgt dann durch eine transiente Berechnung.

Strukturen, die an der Schiffstruktur liegen, werden durch die Schockwelle direkt getroffen. Zudem wird die Druckwelle am Rumpf reflektiert und trifft die zu untersuchende Struktur erneut. Diese Effekte sowie das Schwingungsverhalten der Struktur im Wasser untersuchen wir durch explizite Lösungsverfahren innerhalb der FEM.

Dabei bilden wir die Geometrie, das umgebende Medium sowie die umgebende Struktur im Modell nach. Letztere kann als Randbedingung idealisiert werden. Die Sprengladung wird modelliert und die Druckausbreitung durch das Fluid im Zeitbereich berechnet.

Vorher wissen, was nachher funktioniert.


Schockberechnung mit FEM
Crashsimulation mit LS Dyna und FEM
Kollisionsanalyse mit LS Dyna und FEM

REFERENZEN

Eine Auswahl unserer Referenzen:

  • FEM Analyse eines Methanolreformers eines U-Bootes für Trimm und Krängungszustände, Schockanregung in allen Raumrichtungen sowie thermische Untersuchung der Reformerrohre
  • Machbarkeitsuntersuchung, numerische Berechnung und Topologieoptimierung einer Schlagadaption für das Rammen großer Pfähle
  • Diverse Kollisionsberechnungen für einen Binnentanker einschl. Hauptspantvariationen, Bugwulstvariationen, Variationen der Kollisionsparameter, Variationen der Plattenstärken der Doppelhülle etc.
  • Schockrechnungen für diverse Bauteile an Bord verschiedener U-Boote
  • Dynamische Berechnung von elastisch- und doppeltelastisch gelagerten Plattformen
  • Schockrechnungen für diverse Bauteile an Bord einer Fregatte
  • Auslegung und Dimensionierung der elastischen Lagerung von schocksicheren Geräten

 

Eine Gesamtliste unserer Referenzen stellen wir Ihnen gerne in einem persönlichen Gespräch vor.

S.M.I.L.E. - FEM

GmbH

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