FEA mit Z88 : Einsatz in Wissenschaft und Praxis

Titelangaben

Hüter, Florian ; Wittmann, Johannes:
FEA mit Z88 : Einsatz in Wissenschaft und Praxis.
2024
Veranstaltung: 25. Bayreuther 3D-Konstrukteurstag , 11.09.2024 , Bayreuth.
(Veranstaltungsbeitrag: Kongress/Konferenz/Symposium/Tagung , Vortrag )

Volltext

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Abstract

Im Zuge der Digitalisierung und des anhaltenden Trends zu immer kürzeren Produktentwicklungszeiten hat sich insbesondere die Finite-Elemente-Analyse (FEA) als wertvolles Werkzeug im Konstruktionsprozess etabliert. Der Einstieg in die Simulationswelt ist jedoch nicht immer barrierefrei. Hohe Lizenzkosten und komplexe, unübersichtliche Programmoberflächen erschweren die Integration der FEM in den Konstruktionsprozess, insbesondere auch für KMU. Kostenfreie, spezialisierte und auf den konkreten Anwendungsfall zugeschnittene Softwarelösungen können helfen, diese Einstiegshürde zu überwinden. Aus diesem Grund stellt der Lehrstuhl für Konstruktion und CAD (LSCAD) der Universität Bayreuth mit dem Softwarepaket Z88 eine kostenlose Softwarelösung zur Verfügung. Die Z88-Softwarefamilie bietet dem Anwender verschiedene Lösungen für die FE-Analyse und die Optimierung von FE-Bauteilen. Dank ihrer intuitiven Benutzeroberfläche ermöglicht die frei verfügbare FE-Software Z88AURORA® (z88.de) einen einfachen Einstieg in die Welt der FEA. Mit den integrierten Modulen zur Durchführung von statischen FE-Simulationen mit und ohne Kontakt, stationären thermomechanischen Analysen sowie freien Schwingungsanalysen stehen dem Anwender einfach zu bedienende Werkzeuge zur Bewältigung komplexer Simulationsaufgaben zur Verfügung. So bietet die aktuelle Version Z88AURORA® V6 ein neues Modul zur nichtlinearen FEAnalyse von Leichtbausandwichbauteilen mit Möglichkeiten zur automatisierten Modellgenerierung, der Berücksichtigung des anisotropen Materialverhaltens von Faserverbundbauteilen sowie des ausgeprägt nichtlinearen Verformungsverhaltens von Hartschäumen. Neben Z88AURORA® entwickelt der LSCAD spezialisierte Simulationswerkzeuge in verschiedenen Forschungsprojekten auf dem Gebiet der Antriebstechnik. Haupttreiber der Entwicklung ist unser Engagement in der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e. V. (fva-net.de). Die FVA ist das weltweit erfolgreichste und größte Forschungs- und Innovationsnetzwerk in der Antriebstechnik, um in der Industrie und Forschungsstellen gemeinschaftlich neues Wissen und Effizienz schaffen. Die hierfür entwickelte Z88SOLVERSUITE bietet maßgeschneiderte und leistungsfähige FE-Module für den Einsatz in automatisierten Berechnungsketten, insbesondere im Bereich der Getriebesimulation. Dazu gehören u. a. Simulationswerkzeuge zur statischen oder dynamischen Reduktion von FE-Bauteilen für die Integration in MKS-Systeme, zur effizienten Zahnkontaktanalyse mittels Einflusszahlen oder zur Simulation des Betriebsverhaltens von Radial-Wellendichtringen. Mit Z88ENSI entwickelt LSCAD ein recheneffizientes FE-Programm für die thermomechanische Analyse von Transport- und Lagerbehältern für radioaktive Brennstäbe. Dabei wurden für das Eidgenössische Nuklearsicherheitsinspektorat (ENSI) u. a. spezielle thermische Spaltbedingungen implementiert, die eine recheneffiziente Modellierung des Wärmeübergangs zwischen Innen- und Aussenbehälter ermöglichen. Darüber hinaus wird im Rahmen des EFRE-geförderten Projekts Gate2HPC die Parallelisierung von Z88 vorangetrieben, um zukünftig auch HPC-Anwendungen anbieten zu können. Zur Z88-Familie gehören auch das Topologieoptimierungsprogramm Z88Arion sowie zwei Apps für Smartphones und Tablets, um FE-Analysen bequem unterwegs durchführen zu können.