FEM-Analyse
Festigkeitsberechnungen von SSEB-Ingenieuren
FEM-Analysen (Finite Element Method Analyses) – oder auch als FEA (Finite Element Analysis) bezeichnet – sind Festigkeitsberechnungen. Das Ingenieursteam von SSEB verfügt über große Erfahrung in der Durchführung von FEM-Analysen. Auch mithilfe der FEM-Analysen gelangen die SSEB-Ingenieure zu intelligenten und rentablen Lösungen, die praxistauglich sind und die Anforderungen wichtiger Zertifikate erfüllen.
Es ist wichtig, so früh wie möglich im Entwicklungsprozess zu berechnen, wie sich Einzelteile und Komponenten verhalten, so dass frühzeitig deutlich wird, wo sich in der Konstruktion mögliche Schwachstellen befinden und wie die Konstruktion optimiert werden kann. Das führt für SSEB-Kunden zu sehr kurzen Try-out-Zeiten. Gute FEM-Analysen vermeiden nämlich unnötige Tests und den damit verbundenen Zeitverlust.
Die SSEB-Ingenieure führen FEM-Analysen oder Festigkeitsberechnungen für Stahl, Edelstahl Rostfrei, Titan und Aluminium durch. Dafür verwenden sie das Siemens NX-System. Die Durchführung von FEM-Analysen ist ein Spezialgebiet, für das nicht nur theoretisches Know-how, sondern auch Erfahrung und Praxiswissen erforderlich sind. Diese Kombination von Kenntnissen hilft uns dabei, die Ergebnisse der FEM-Analysen richtig zu interpretieren. So gelangen wir zur besten Lösung.
Durch die Ausführung von FEM-Berechnungen kann SSEB wichtige Details über das Verhalten Ihres Produktes bei Belastungen herausfinden. An einem 3D-Modell können unsere Ingenieure die Kräfte originalgetreu wirken lassen und die auftretenden Spannungen in der Konstruktion messen. Dies kann sowohl statisch als auch dynamisch durchgeführt werden. Auf Grundlage der Ergebnisse können unsere Ingenieure Ihnen mitteilen, ob die Konstruktion die von Ihnen vorgegebenen Anforderungen erfüllt. Falls die auftretenden Spannungen inakzeptabel sind, geben wir Ihnen Empfehlungen hinsichtlich der Werkstoffauswahl oder Designanpassungen. Auch die Prüfung hinsichtlich geltender Normen und Richtlinien ist auf diese Weise möglich.
Was ist eine FEM-Analyse?
Zunächst einmal gibt es unterschiedliche Bezeichnungen für Festigkeitsberechnungen. Die FEM-Analyse (Finite Element Method) wird auch als FEA (Finite Element Analysis) bezeichnet.
Mithilfe einer FEM-Analyse können komplexe Formen und Materialkombinationen unter anderem auf Verformung, Festigkeit, Steifheit und Ermüdung getestet werden. Die Analyse lässt sich dank dieses Systems viel schneller ausführen als früher; die Ergebnisse werden übersichtlich in einem farbigen Schema wiedergegeben. Die Methode übersetzt eine komplexe Geometrie in kleine einfache Elemente, die miteinander in Verbindung stehen. Die FEM-Analyse oder Festigkeitsberechnung zeigt schnell auf, wo sich kritische Zonen in der Konstruktion befinden. Was sie in dem Farbschema sehen, sind die Spannungen des Materials von innen und die entsprechenden Verformungen an der Außenseite. Die Festigkeitsberechnung verdeutlicht auch, wie die Resultate hinsichtlich der Werte ausfallen, die sie vorab angegeben haben.
Unter Einbeziehung der Umgebungsbedingungen, Beschränkungen und Belastungen kann diese Methode die Praxissituation nahezu realistisch simulieren. Das System wird mithilfe der FEM-Software durchgerechnet, um zu verdeutlichen, wie jedes Element reagiert. Auf dieser Grundlage kann eine Schlussfolgerung für die gesamte Konstruktion gezogen werden. Indem bei bestimmten Elementen mit wechselnden Materialmengen getestet wird, können wir direkt erkennen, wie sich diese Veränderung auf die Festigkeit oder Steifheit des Produkts auswirkt. Auf diese Weise können wir solange testen und analysieren, bis das gewünschte Produkt erzielt wurde. Das Ergebnis kann beispielsweise ein Produkt sein, das bei gleichbleibender Festigkeit und Steifheit leichter geworden ist oder effizienter produziert werden kann.
Zwar werden die Ergebnisse von FEM-Analysen in deutlichen farbigen Schemata dargestellt, dennoch sind das Know-how und die Erfahrung des SSEB-Ingenieurs entscheidend für die Interpretation der Ergebnisse und damit für die eigentliche Optimierung.
Welche FEM-Analysen werden durchgeführt?
Welche FEM-Analyse durchgeführt wird, hängt von der Situation ab. Die SSEB-Ingenieure wissen genau, welche Methode sich in welcher Situation am besten eignet. Es gibt verschiedene Arten von FEM-Berechnungen, zudem sind Kombinationen unterschiedlicher Verfahren möglich.
Einige Arten von FEM-Berechnungen, die die SSEB-Ingenieure für Sie ausführen können:
- Linear-statische FEM-Analyse – Festigkeitsberechnungen
Diese FEM-Analyse wird angewendet, um beispielsweise das Gewicht einer Konstruktion zu optimieren und/oder um die Festigkeit und die Steifheit eines Produktes zu verifizieren. - Nicht-lineare FEM-Analyse – Festigkeitsberechnungen
Diese Festigkeitsberechnung wenden wir vor allem dann an, wenn es um große Umformungen oder das Umformen von Material geht, das nicht linear ist.
FEM-Analyse Eigenfrequenzen
Viele Produkte haben eine oder mehrere Eigenfrequenzen. Resonanz entsteht, wenn ein System mit einer Frequenz angeregt wird, die der Eigenfrequenz entspricht. Die SSEB-Ingenieure können die Eigenfrequenzen einer Konstruktion berechnen.
- Knick- und Faltenberechnungen – Stabilitätsanalysen
Ein Knick oder eine Falte können zum Verlust der Stabilität führen. Die Folgen dieser Formveränderung in der Konstruktion kann SSEB berechnen. - Stoßberechnungen – erzwungene Schwingungen
Dabei handelt es sich um zeitabhängige Berechnungen. Geprüft wird, wie die Konstruktion reagiert, wenn sie auf unterschiedliche Weise in Schwingung gebracht wird. - Ermüdungsberechnungen
Dank der Kombination aus umfassendem Werkstoffwissen bei SSEB und einer sorgfältigen FEM-Analyse können die SSEB-Ingenieure Einblicke in die Ermüdung eines Produktes gewinnen. Auch dabei handelt es sich um eine zeitabhängige Berechnung. - Dynamische FEM-Analyse
Mehrere FEM-Analysen beurteilen die Belastung einer Konstruktion aus unterschiedlichen Blickwinkeln, wobei auch die Zeit eine wichtige Rolle spielt. Diese Methoden nennen wir dynamische FEM-Analysen. Die Reaktionen der Gesamtkonstruktion und jeder Teilkonstruktion kann auf unterschiedlichste Veränderungen geprüft werden.
FEM-Analyse oder Festigkeitsberechnung von SSEB durchführen lassen?
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