Marc 2018 - Realitätsnahe Simulation von Elastomeren, einfache Kontaktmodellierung, neue Konvergenzprüfung

MSC Software, Anbieter von Simulationssoftware und Dienstleistung, gibt die Veröffentlichung der neuen Version Marc 2018 bekannt. Schwerpunkt der Version ist die Verbesserung bestimmter industrieller Arbeitsabläufe, besonders bei der Modellierung von Gummi und Dichtungen. Außerdem bringt Marc 2018 Fortschritte in der Kontaktberechnung, multiphysikalischen Simulation, Konvergenzsteuerung und Solverinteroperabilität - alles abgestimmt auf Qualität und Effizienz.

Einige Highlights der Version sind:

Verbesserte Workflows für Dichtungen und Gummi

Die florierende Autoindustrie lässt ihre Ingenieure an innovativen Designs arbeiten, die höhere Sicherheit und Komfort für die Fahrgäste bieten. Viskoelastische Gummimaterialien werden in der Autoindustrie gewöhnlich als Stoßdämpfer oder Dämpfungselemente eingesetzt, um Schwingungseffekte in Fahrzeugen zu reduzieren. Der Designprozess ist relativ geradlinig, wenn man nur das grundlegende Verhalten dieser Materialien unter kontrollierter Belastung betrachtet. Bei Problemen aus dem wirklichen Leben müssen die Ingenieure jedoch ihren Simulationsprozess über die rein mechanischen Eigenschaften hinaus erweitern und auch die thermischen Effekte bei viskoelastischem Gummi mit aufnehmen. Unter wiederholter Belastung wird bei diesen Materialien die abgegebene Energie in Wärme umgewandelt. Der dabei entstehende Temperaturanstieg kann zu einer Verschlechterung der Materialeigenschaften führen.

Marc 2018 liefert gekoppelte Simulationsmethoden, um die resultierenden Temperaturen zu berechnen und die Selbstaufheizung viskoelastischer Materialien unter zyklischer Belastung zu untersuchen. Mit einem einfachen, nahtlosen Prozess lassen sich die Wechselwirkung zwischen thermischen und Schwingungseffekten erfassen und "Was wäre wenn"-Szenarien prüfen. So sparen die Ingenieure Betriebskosten ein, indem sie potentielle Probleme, die zur Materialschädigung führen können, vorher erkennen.

Gummiteile wie Dichtungen und Dichtungsscheiben werden nicht nur im Fahrzeugbau, sondern auch in der Öl- und Gasindustrie, im Schwermaschinenbau und anderen Industrien ausgiebig eingesetzt. Über die Jahre haben die Ingenieure dabei festgestellt, dass die Materialien erweichen und sich ihre Eigenschaften stark verändern. Dieses Phänomen, oft "Mullins-Effekt" genannt, führt zu ernsthafter Schädigung des Materials und kann das Betriebsverhalten der viskoelastischen Gummimaterialien erheblich beeinflussen.

Marc 2018 führt ein zusätzliches Schädigungsmodell namens Ogden-Roxburgh ein, eine weitere effiziente und genaue Methode zur Vorhersage des Schädigungsverlaufs von Gummi unter zyklischer Last. Das neue Modell ist flexibler bei der Kurvenanpassung (data fitting) und wird von vielen Ingenieuren bevorzugt, aufgrund ihrer eigenen Erfahrung und von Firmenvorgaben.

Effizientere Kontaktmodellierung

Das Erzeugen einer Kontakttabelle für Modelle mit vielen Teilen kann zeitaufwändig und fehleranfällig sein. Marc und Mentat 2018 bieten eine Methode zur automatischen Kontakterkennung, mit der sich, basierend auf dem Abstand der vernetzten Körper, Kontakttabellen schnell erzeugen und modifizieren lassen. Dies ist ein sehr nützliches Feature - es kann die Produktivität deutlich erhöhen, da es teils stundenlange Arbeit beim Anpassen des Modells erspart.

Anwenderfreundlicher wird Marc 2018 auch durch die Möglichkeit, facettierte (STL) Flächen direkt in der Kontaktberechnung zu verwenden. STL ist ein CAD-Format, welches nur die Oberflächengeometrie eines 3D-Objektes durch Dreiecke abbildet. Diese Methode kann die Realitätstreue und Qualität der Kontaktdefinition verbessern, denn intern verwendet der Solver für starre Kontaktkörper-Algorithmen zur Flächenglättung.

Erweiterte multiphysikalische Features

Durch ausgiebige Verwendung der Simulation für Herstellprozesse können Anwender das Verfahren beherrschen und verbessern, während sie gleichzeitig die realen Tests und die damit verbundenen erheblichen Kosten und Verzögerungen reduzieren. Prozesse mit induktiver Erwärmung sind da keine Ausnahme. Dabei sind komplexe Vorgänge beteiligt, und eine voll gekoppelte FEM-Berechnung ist nötig, um die Wechselwirkungen zwischen Temperaturen, Spannungen und elektromagnetischen Materialeigenschaften zu untersuchen. Für solche Berechnungen muss sowohl die Struktur als auch das umgebende Medium modelliert werden, entsprechend kann das 3D-Modell sehr groß werden. Daher ist es eine Erleichterung, das Modell durch Verwendung von Symmetrie deutlich zu verkleinern. So spart der Anwender Rechenzeit und kann das verbleibende Modell detaillierter modellieren. Als multidisziplinäre Software unterstützt Marc 2018 in multiphysikalischen Simulationen auch symmetrische und antisymmetrische Randbedingungen, für gekoppelte ebenso wie für sequentielle Analysen. Ein Anwendungsbeispiel ist das optimierte Härten von Zahnradzähnen durch induktive Erwärmung.

Lokalisierte Konvergenzprüfung

Marc hat sich über 40 Jahre im Industrieeinsatz bewährt und hat besondere Stärken bei schwierigen Simulationen, die mehrere Iterationen erfordern. Marc 2018 bietet nun einen neuen Konvergenzcheck, der an jedem Knoten das Gleichgewicht prüft. Die einzelnen Beiträge zur Knotenkraft (Elementkräfte, Kontaktkräfte und äußere Kräfte) werden an jedem Knoten überwacht und mit der benutzerdefinierten Toleranz Epsilon verglichen. Dieser sekundäre Konvergenzcheck wurde entwickelt, um die Zahl der Inkremente zu reduzieren und die Ergebnisgenauigkeit zu verbessern.

Marc 2018 setzen Sie ein für realitätsgetreue Simulation von Gummimaterialien, Kontaktberechnungen großer Baugruppen, Anwendungen mit Induktionserwärmung - das alles in umfassenden und effizienten Workflows.
Über MSC Software (MSC)
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