Entwicklung der Mehrkörpersimulation am Beispiel von Adams
Transcript of Entwicklung der Mehrkörpersimulation am Beispiel von Adams
Entwicklung der
Mehrkörpersimulation am
Beispiel von Adams
Presented By: Dr. Tarik El-Dsoki
7-te SAXSIM in Chemnitz 31-03-2015
Gliederung
3/11/2015 2
1. Vorstellung MSC
2. Was ist die Mehrkörpersimulation
3. Erweiterung der Systeme durch deformierbares
Verhalten von Bauteilen
4. Die Lebensdaueranalyse als Erweiterung
5. Beispiele
6. Zusammenfassung und Ausblick
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MSC Software
Eines der zehn traditionsreichsten Softwareunternehmen*
Führender Anbieter von Computer Aided Engineering (CAE)-Software
Privat geführtes Unternehmen der Symphony Technology Group
Ursprung in der NASA → Nastran → NAsa STRuctural ANalysis System
Weltweit
Niederlassungen in 20 Ländern
Hauptsitz in New Port Beach, USA
Gegründet 1963
Über 1.000 Mitarbeiter
Europa
Europazentrale in München, Deutschland
Gegründet 1973
Circa 300 Mitarbeiter
* Umfrage MaximumPC - CTR, IBM, Computer Usage Company, Computer Science, MSC Software, Applied Data Systems, Cincom Systems, Nintendo, Microsoft, Apple
3/11/2015
Standorte Weltweit
3/11/20
15
• 20 Länder • R&D in 4 Ländern
4
Brazil
USA
Canada
Australia
Japan
Taiwan
Russia
South Korea
South Africa
Singapore
Morocco
UK
Spain
Sweden
France
Italy
Egypt
Israel
Turkey Iraq
CZ
UAESaudi
Arabia
Nigeria
TunisPakistan
Ann Arbor
Netherlands
Germany
India
China
Netherlands
India
China
Santa Ana
Glendale
San Jose
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Historie
1999Nichtlineare
Simulationen
mit Marc
1963MacNeal-
Schwendler
Corporation
gegründet
1965MSC & NASA:
Nastran is born
1973MSC geht nach
Europa
2009Simulations-
daten &
Prozesse mit
SimManager
2002Mehrkörper-
dynamik mit
Adams
2011Akustik
mit Actran
1994Pre/Post
Processing mit
Patran
1969Erste Nastran
Installation
2013Materialien &
Werkstoffe mit
Digimat
2014Simulation neu
gedacht mit
MSC Apex
2015Umformen &
Schweißen
mit Simufact
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MSC Student Edition
MSC Software Lizenzen exklusiv für Studenten
Nastran/Patran, Marc, Adams, SimXpert, Actran und
Digimat
Kostenlos
Zwei Jahre gültig
Download
Im MSC Software Student Center
www.mscsoftware.com/de/student-edition
Für Registrierung Kopie des Studentenausweis oder
Immatrikulationsbescheinung nötig
Hardware
Windows 32, 64 Bit OS
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Formula Student
MSC Software unterstützt Formula Student Teams
mit Softwarepaketen für die Konstruktion der
virtuellen Prototypen.
Gliederung
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1. Vorstellung MSC
2. Klassischer Engineering Prozeß mit der Mehrkörpersimulation
3. Erweiterung der Systeme durch deformierbares
Verhalten von Bauteilen
4. Die Lebensdaueranalyse als Erweiterung
5. Beispiele
6. Zusammenfassung und Ausblick
9
Typischer Engineering Prozeß mit der MKS Analyse
Engineering Wissen
(Analytisches Konzept)
Auslegung der
Bauteile nach ISO
Akustik
(i.e. Actran)
Vibration
(i.e. Nastran)
Deformation
(i.e. Nastran/Marc)
Lebensdauerberechnung
(i.e. MSC.Fatigue)
10
Engineering Wissen
(Analytisches Konzept)
Auslegung der
Bauteile nach ISO
Akustik
(i.e. Actran)
Vibration
(i.e. Nastran)
Deformation
(i.e. Nastran/Marc)
Lebensdauerberechnung
(i.e. MSC.Fatigue)
Typischer Engineering Prozeß mit der MKS Analyse
MKSAnalytisch Analytisch
FEM
AkustikLebensdauer
FEM
11
MBD
FEM
Akustik
Analytisch
Lebensdauer
Ideale Umsetzung:
- EIN Systemspezialist führt eine erste detailierte Systemanalyse in einer frühen Konzeptphase durch
- Die Spezialisten werden erst später im Entwicklungsprozeß involviert
Gesamt Prozeßintegration
Gliederung
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1. Vorstellung MSC
2. Klassischer Engineering Prozeß mit der Mehrkörpersimulation
3. Erweiterung der Systeme durch deformierbares
Verhalten von Bauteilen
4. Die Lebensdaueranalyse als Erweiterung
5. Beispiele
6. Zusammenfassung und Ausblick
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Anforderungen an Engineering
Kurze Antwortzeiten
Modellaufbau, Rechenzeit, Postprozessing
Hohe Genauigkeit
Optimierung der Bauteile / des Systems
Starrkörpermechanik
MKS – validiertes Simulationswerkzeug
„Rigid Body‘ ist eine Annahme
Hyperstatische Lagerung?
Ungenaue Systemantwort
ungenaue Bauteilbelastung
Elastische Körper
FE-Modelle meistens vorhanden
Geringer Aufwand/Kosten (rigidflexible)
Genaueres Systemverhalten
Genauere Bauteilbelastung
Spannungsrückführung
Warum Erweiterung durch elastisches Bauteilverhalten?
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Definition elastischer Körper
Kleine Deformationen
Lineares Materialverhalten
Annahmen gültig für breiten Anwendungsbereich
Theorie der Flexiblen Bauteilverhaltens in der MKS I
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Mrr Mrm r F
Mmr Mmm qT q = f
q 0 0
Mrr qT r F
q 0 0=
Starrkörpersystem System starre u. elast. Körper
• m = T M
• Rang der Matrix m = n_Moden x n_Moden
• Rechenzeit in Adams unabhängig von Anzahl der Knoten
• Verwendung fein vernetzter Bauteile empfehlenswert
• Genaue Systemdynamik & Bauteilbelastung & Spannungen
Theorie der Flexiblen Bauteilverhaltens in der MKS II
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Größe der FE-Modelle in MKS
Bis x.000.000 Knoten ( n )
Anzahl der Interface-FHG
Beschränkt in Anzahl ( i*6 )
Wenn Fokus Systemdynamik ist
Lastverteilung durch RBE
i << n
Modale Synthese
Gliederung
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1. Vorstellung MSC
2. Klassischer Engineering Prozeß mit der Mehrkörpersimulation
3. Erweiterung der Systeme durch deformierbares
Verhalten von Bauteilen
4. Die Lebensdaueranalyse als Erweiterung
5. Beispiele
6. Zusammenfassung und Ausblick
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Statics
Dynamics
Time Domain
Frequency Domain
Local Stress
Histories
P2(t)
P1(t)
P1(t)
P2(t)
Fatigue
)(tij
Was bedeutet: Lebensdauer
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S-N
160 yrs ago
Crack propagation
50 yrs ago
NASTRAN
50 yrs ago
Integration with MBD
10 yrs ago
1st major transportation
disaster Versailles May
11th 1842
Failure
Mechanisms 107
years ago
Use of non-linear
(Marc) FE results
8 yrs ago
MSC Fatigue
20 yrs ago
Fatigue
Dynamics
CAE
Nastran Embedded
Fatigue
TODAY
Die Lebensdauerbetrachtung & Integration in die CAE
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NEF
Nastran Fatigue
Input files Results files
NEF
Input file Results file
Große OP2 und
FES Dateien
Optimisation
Aktueller Status
44 Std
Vergleichbarer NEF Rechnung
1.2 Std
Konventionelle Integration von Fatigue in der CAE
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Prozßüberblick: Adams - NEF
Prepare Model Create Configuration Run Co-Simulation Plot Results Co-Animate
Adams Model
FEM Model
Adams
NEF
Stre
sse
s
Verschiebung,
Geschwindigkeit
Schädigung
Gliederung
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1. Vorstellung MSC
2. Klassischer Engineering Prozeß mit der Mehrkörpersimulation
3. Erweiterung der Systeme durch deformierbares
Verhalten von Bauteilen
4. Die Lebensdaueranalyse als Erweiterung
5. Beispiele
6. Zusammenfassung und Ausblick
Gliederung
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1. Vorstellung MSC
2. Klassischer Engineering Prozeß mit der Mehrkörpersimulation
3. Erweiterung der Systeme durch deformierbares
Verhalten von Bauteilen
4. Die Lebensdaueranalyse als Erweiterung
5. Beispiele
6. Zusammenfassung und Ausblick
Zusammenfassung und Ausblick
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Multi-disziplinäre Modelle versprechen einen Erkenntnisgewinn. Durch Automatiserung/Verschmelzung
innerhalb des Ansatzes von MSC Software fokusiert sich das notwendige numerische Anwenderwissen
jedoch in erster Linie auf die Mehrkörperdynamik
Multi-disziplinäre Modelle können für Systeme und Komponenten gleichermaßen zum Einsatz
kommen.
Multi-disziplinäre Simulationen lassen sich zu automatisierten Prozessen verknüpfen, so dass der
Anwender ein „Objekt“-Spezialist sein kann; aber kein Numerik-Fachmann in allen numerischen
Disziplinen sein muss.
Der Einfluss von Komponenten schlägt sich sehr oft im Systemverhalten nieder. Die benötigte Qualität
darf nicht unterschätzt werden. Gerade die Dynamik reagiert sensibel auf kleinste Änderungen in der
Interaktion der Komponenten.