Die Finite-Elemente-Analyse (FEA) ist ein leistungsfähiges Verfahren zur numerischen Vorhersage des dynamischen Schwingungsverhaltens von Strukturen aller Art. Ausgehend von der Strukturgeometrie, den Materialeigenschaften und den gegebenen Randbedingungen lassen sich die modalen Parameter (Eigenfrequenz, Schwingform und Dämpfung) der Struktur berechnen. Diese Methode bildet somit ein wichtiges Instrument in der Bauteil- und Strukturentwicklung (z.B. Digital Prototyping), was sich vor allem in einer verkürzten Produktentwicklungszeit niederschlägt.
Das FEA-Modul bietet verschiedene Algorithmen zur Ermittlung von modalen Parametern (FEA Modal), zur Simulation der Strukturspannung und -dehnung (FEA Static), zur Vorhersage der dynamischen Strukturantwort auf verschiedene externe Lasten (FEA Transient) und zur Berechnung von Übertragungsfunktionen (FEA Harmonic). Zusätzlich kann das simulierte Modell mit Hilfe des FE-Model-Updating anhand von realen Messungen optimiert werden.
Damit können neue Konstruktionen, Änderungen an der Struktur und externe Lasten präzise simuliert und optimiert werden.
FEA Statische Analyse ermöglicht die Simulation von statischen Spannungen und Dehnungen. Auf die belastete Geometrie werden Randbedingungen gesetzt und eine Kraft oder ein Druck wird aufgebracht. Dann berechnet das Modul die Spannungen und Dehnungen in verschiedenen Richtungen und stellt sie über eine Farbkarte auf der Geometrie dar.
In der FEA Modalanalyse werden Techniken der Modalanalyse auf das Modell einer Struktur angewandt, um deren Schwingungseigenschaften (Eigenfrequenzen und Eigenformen) zu bestimmen. Diese Eigenschaften sind wichtige Parameter zum Verständnis dynamischer Belastungsbedingungen oder als Grundlage für transiente oder harmonische Analysen.
Die Geometrie ist der Ausgangspunkt. Dann wird auf dieser Geometrie ein Gitter erzeugt. Dieses Gitter unterteilt die Geometrie in Elemente, die für die FEM-Analyse verwendet werden. Flächen können als Randbedingungen fixiert werden. Nun werden die Bewegungsgleichungen generiert und gelöst, die Eigenfrequenzen und Eigenformen liefern. Diese Ergebnisse können dann auf der bereitgestellten Geometrie animiert werden.
Die transiente Analyse ist ein Verfahren zur Bestimmung der dynamischen Reaktion eines Struktur unter der Einwirkung beliebiger zeitabhängiger Lasten. Diese Art der Analyse kann verwendet werden, um die Reaktion einer Struktur auf eine bestimmte Kombination von statischen, transienten und harmonischen Lasten zu bestimmen.
Die Software WaveImage verwendet die Newmark-Zeitintegrationsmethode, um die grundlegenden Bewegungsgleichungen zu diskreten Zeitpunkten zu lösen.
Die harmonische Analyse basiert auf der transienten Analyse, geht aber noch einen Schritt weiter. Nachdem die Antworten gemäß der transienten Analyse berechnet wurden, werden Frequenzgangfunktionen (FRFs) zwischen dem Eingangskanal und den Ausgangskanälen berechnet. Die Mode Shapes dieser FRFs können dann für verschiedene Frequenzen visualisiert werden. Die Frequenzganganalyse wird für die Berechnung von Amplituden-, Phasen- und Frequenzgang verwendet.
Es stehen zwei Methoden zur Verfügung:
FE-Model-Updating mit WaveImage ist ein leistungsstarkes Werkzeug zur Anpassung Ihrer Finite-Elemente-Simulation an gemessene modale Ergebnisse.
Dadurch wird ein modaler, digitaler Zwilling Ihrer Struktur erstellt. WaveImage FE-Model-Updating ist einfach zu bedienen und ist ein nützliches Werkzeug für FE-Einsteiger. Es optimiert iterativ die Materialparameter der Simulation bis hin zu einer exakten Reproduktion der modalen Eigenschaften der gemessenen Struktur.
FE-Model-Updating bietet auch einen Geometrieabgleich, um die Geometrien aus der Simulation an die Messgeometrie anzupassen. Dies ist ein wichtiger Schritt, um die Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu erreichen. Dieser erfolgt halbautomatisch.
