STRUKTURMECHANIK

FRÜHZEITIG modernste FEM Simulationen nutzen.

Für eine erfolgreiche Produktentwicklung ist die strukturelle Integrität des Designs ein entscheidender Faktor. Die Finite Element Methode bietet dabei die optimale Möglichkeit zu prüfen, ob die vorliegende konstruktive Anwendung den Anforderungen gewachsen ist. Dabei zeichnet sich die FE-Methode dadurch aus, dass sie unabhängig von der industriellen Disziplin ist.

Unser hoch spezialisiertes Team aus Berechnungsingenieur*innen unterstützt Sie dabei, die für Ihr Projekt spezifischen, wichtigen Fragen zu beantworten:

  • Welche kritischen physikalischen Lasten wirken?
  • Wie wirken diese Lasten auf die Struktur?
  • Ist die Struktur ausreichend dimensioniert?
  • Welche konstruktiven Verbesserungen sind erforderlich?
  • Kann die Materialstärke reduziert werden, um Rohstoffkosten zu senken?
  • Bietet die Anwendung weiteres Optimierungspotential?

Wir führen für Sie statische Festigkeitsberechnungen für alle Industriezweige nach geltenden Normen und Richtlinien durch:

  • Schiffbau, Marineschiffbau und U-Bootsbau
  • Offshore Windenergie sowie Offshore öl und Gas
  • Onshore Windenergie
  • Industrie- , Anlagen- und Kesselbau
  • Fahrzeugtechnik sowie Schienenfahrzeuge und Lokomotiven

Bei vielen Anwendungen kommen Schraubverbindungen zum Einsatz. Wir unterstützen Sie von der Auswahl der richtigen Schraubenverbindung bis hin zum ausführlichen rechnerischen Nachweis. Hierbei sind verschiedene Komplexitätsstufen möglich.

In der Vorentwurfsphase können Gesamtflanschverbindungen mit vereinfachten FE-Stabwerksberechnungen dimensioniert werden. Sind genaue Aussagen über jede einzelne Schraube gewünscht, berechnen wir sämtliche Kräfte, welche auf diese wirken mit Hilfe der Finite Element Methode und führen eine Schraubenauswertung nach Eurocode durch. Im Falle einer gewünschten maschinenbaulichen Auswertung, führen wir diese ausführlich nach VDI durch.

Meist werden Finite Element Berechnungen erst durchgeführt, wenn die Konstruktion abgeschlossen ist. Diese abschließende Beurteilung hat den Nachteil, dass nachträgliche änderungen aufwändig und kostenintensiv sind. Wenn die FEM konstruktionsbegleitend eingesetzt wird, können schnell Rückmeldungen über potentielle Schwachstellen, aber auch Optimierungspotential gegeben werden.

Ein für Sie bereitgestellte*r Berechnungsingenieur*in betreut Ihre individuelle Anwendung und berät bei auftretenden Schwachstellen und Potentialen. Auf diese Weise unterstützen wir Sie dabei, das gesamte Potential Ihrer Anwendung frühzeitig und kosteneffizient zu erkennen und zu nutzen.

Die Entwicklung eines neuen Produkts ist aufwändig und kostenintensiv. Dies gilt vor allem für den Bau und Test von Prototypen. Durch Parametervariationen innerhalb der CAD-Umgebung kombiniert mit Sensitivitätsanalysen und Variationsrechnungen mit FEM lassen sich diese Kosten auf ein Minimum reduzieren und die Effektivität erhöhen, da wichtige Voruntersuchungen bereits am Rechner geschehen können.

Alternativ lässt sich die Topologieoptimierung nutzen. Bei dieser Methode werden ein potentieller Bauraum vorgegeben sowie die Lasten und Randbedingungen definiert. Durch eine FEM Berechnung werden der Kraftfluss durch die Struktur und daraus resultierend das nicht benötigt Material ermittelt. Auf diese Weise lassen sich innovative Designlösungen finden.

Wir führen für Sie nicht nur Topologie-Optimierung durch, wir bereiten die Daten auch nach konstruktiven und fertigungsrelevanten Kriterien auf. Zudem erstellen wir für Sie ein für den 3D-Druck geeignetes Modell, welches wir bei uns im Hause oder bei einem unserer Partner als Modell drucken lassen.

Auch bei bestehenden Konstruktionen lässt sich Potential für Optimierungen finden. Wir identifizieren dieses Potential und schlagen Ihnen konstruktive Umsetzungen vor. Auf diese Weise hilft S.M.I.L.E. – FEM Ihnen, das gesamte Potential Ihrer Konstruktion zu nutzen.

In vielen Fällen können dynamische Effekte durch statische Berechnungen idealisiert werden, indem die resultierenden Beschleunigungen aufgebracht werden. Wenn die dynamischen Effekte maßgeblich sind, führen wir transiente Berechnungen durch. Dabei berücksichtigen wir das Schwingungsverhalten der Struktur im Zeitbereich, den Einfluss der Materialdämpfung, Dämpferelemente sowie nichtlineare Materialeigenschaften.

Die Ergebnisse können im Zeitbereich, als kumulierte Ergebnisse (zum Beispiel kumulierte plastische Dehnung) oder im Frequenzbereich als spektrale Auswertung dargestellt werden.

Für hochdynamische Prozesse wie Kollisionen und Ansprengungen setzen wir den expliziten Löser LS-Dyna ein. Lesen Sie mehr dazu unter Explizite Dynamik.

Nahezu alle technischen Anwendungen sind Schwingungen ausgesetzt. Sei es eine schiffbauliche Komponente, die durch den Seegang sowie die Vibration von Hauptmaschine und Propeller angeregt wird, eine Lokomotive die über unebene Gleise fährt oder das Fundament eines Generators.

Wir führen Modalanalysen durch, um die Eigenfrequenzen Ihrer Struktur zu ermitteln. Dadurch lässt sich verhindern, dass die Eigenfrequenzen der Struktur mit den Anregungsfrequenzen zusammenfallen.

Bei bekanntem Anregungsspektrum erstellen wir eine harmonische Analyse. Dabei berücksichtigen wir elastische Lagerungen sowie doppeltelastische Lagerungen, Schwingungsdämpfer sowie Materialdämpfung. So lässt sich die übertragungsfunktion im Frequenzbereich ermitteln und das Verhalten der Struktur vorhersagen.

Ein Sonderfall ist die zufällige Anregung. Beispiele hierfür sind natürlicher Seegang oder auch Unebenheiten von Fahrbahnen und Schienen. Für diesen Fall nutzen wir eine Random Vibration Analyse. Das Anregungsspektrum wird über einen Zufallsgenerator erzeugt und die Schwingung im Zeitbereich gerechnet. Die Zufälligkeit sowie die Auswertung werden über statistische Verfahren gewährleistet.

In vielen Bereichen werden metallische Werkstoffe zunehmend durch Faserverbundwerkstoffe wie Glasfaser (GFK) und Kohlefaser (CFK) ersetzt. Gründe hierfür sind zum Beispiel eine mögliche Gewichtsreduzierung durch geringere Dichte bei ähnlicher Festigkeit und Steifigkeit, aber auch das Potential, durch die Ausrichtung der Fasern und damit einhergehende Anisotropie, dem Kraftfluss im Bauteil zu folgen. Neben diesen Vorteilen bringen diese alternativen Werkstoffe allerdings auch Nachteile. So wird für die Konstruktion und die Berechnung spezielles Know-How benötigt,da das Verhalten der Struktur durch die Anisotropie sowie zusätzliche Versagenskriterien durch die Interaktion von Fasern und Matrix beeinflusst wird.

Wir bei S.M.I.L.E. – FEM unterstützen Sie bei der Auslegung, Dimensionierung sowie Berechnung von Faserverbundbauteilen durch unsere leistungsstarke und spezialisierte Finite Element Software. Dies gilt auch für die Bewertung der Verbindung von Faserverbundbauteilen mit metallischen Strukturen.

SPEZIALISTEN mit Leidenschaft.

 

 

Offshore wind foundation
Offshore wind converter platform
Heavy lifting operation

REFERENZEN

Eine Auswahl unserer Referenzen:

  • Seetransport einer 1018 to STP-Boje
  • Seetransport eines 2000 to Kabelkarussels
  • Festigkeitsanalyse und Spektrum Response Analyse für den Laufgang eines eisbrechenden 18.600 t Tankers
  • Festigkeitsberechnung und Modalanalyse der Treppen der Elbphilharmonie Hamburg
  • Festigkeitsberechnung einer Tragenkonstruktion unter Schocklast für einen Sanitätspanzer
  • Topologie-Optimierung einer Rammhaube
  • Festigkeitsberechnung und Modalanalyse für zwei Abgasreinigungsanlagen
  • Statische Berechnung und Vibrationsanalyse von Treppen für den Einsatz auf Jachten
  • Globale Festigkeitsuntersuchungen von Schiff- und Offshorestrukturen
  • Globale Festigkeitsuntersuchungen eines MPSSU unter Seegangslast (Lesen Sei mehr hier)
  • Festigkeitsberechnung des stehenden Guts einer Dreimastbark (Lesen Sei mehr hier)
  • Stabwerksberechnung einer Halle unter Wind und Schneelast mit Auswertung nach EUROCODE
  • Stabwerksberechnung des Landgangs eines Fähranlegers mit RSTAB und Auswertung nach EUROCODE
  • Untersuchung des plastischen Versagens eines Wirbels unter Axial- und Biegelast (Lesen Sei mehr hier)
  • Festigkeitsberechnung von Antriebssträngen für Windenergieanlagen
  • Festigkeitsberechnung einer Rotornabe für Windenergieanlagen
  • Bewertung von Gondelverkleidungen aus Composite-Material
  • Festigkeitsberechnung mehrerer Fundamente auf Marineschiffen mit Berücksichtigung des Einflusses der globalen Längsfestigkeit

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

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

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