Seit der Erstausgabe von S-Life FKM ist unsere Software zum Festigkeitsnachweis nach FKM-Richtlinie ein wesentlicher Bestandteil in der Entwicklung für viele unserer Kunden im DACH-Raum und darüber hinaus geworden. Parallel dazu hat sich im Bereich der Kunststoffindustrie unsere Software S-Life Plastics, häufig in Verbindung mit Converse, als ein vielgenutztes Werkzeug etabliert. Nicht zuletzt über das Altair Partner Programm sind diese Programmpakete auch international verbreitet.
Mittelfristiges Entwicklungsziel ist die Integration aller dieser Auslegungswerkzeuge in eine einzige Anwendung mit einheitlichem Bedienkonzept, einer umfassenden Datenbank für Kunststoff- und Metallwerkstoffe und einem anwenderorientierten Berichtswesen.
In einem ersten Schritt wurde bereits die ehemalige Converse Materialdatenbank in das übergreifende Programm MatScape überführt. In MatScape werden nun nicht nur die vorhandenen Daten verwaltet, sondern es stehen umfangreiche Werkzeuge zur Bearbeitung von Spannungs-Dehnungsdaten und zur Erstellung von Materialmodellen zur Verfügung. Unter anderem erleichtert eine automatisierte Kalibrierung der anisotropen Materialmodelle die Arbeit erheblich. MatScape enthält dabei sowohl die Materialdaten für Kunststoffe, als auch für Metalle, soweit für die Anwendung der FKM-Richtlinie erforderlich.
Jetzt steht mit der neuen Version von S-Life FKM die Einführung unserer neuen, grundlegend überarbeiteten Bedienoberfläche vor der Tür. Unabhängig von den inhaltlichen Änderungen und Neuerungen im Festigkeitsnachweis selber, haben wir das Benutzerinterface und den 3D-Viewer vollständig neu konzipiert. Der Ablauf eines Festigkeitsnachweises wird dadurch für den Anwender klarer strukturiert und die relativ große Zahl an Einstellungen und Parametern werden transparent und übersichtlich dargestellt. Schließlich wird die Erstellung von Berichten und Auswertungen deutlich erleichtert.
Die wesentlichen, von Anwender durchzuführenden Schritte im Verlauf eines Nachweises sind:
- Import des FE-Modells und der nachzuweisenden Spannungszustände aus der Simulation. Die Spannungsverteilung und Deformation unter einer gegebenen Last wird im folgenden als Lastfall bezeichnet. Natürlich kann ein Bauteil einer Reihe unterschiedlicher Lasten ausgesetzt sein, die gemeinsam oder nacheinander wirken können.
- Material- und Eigenschaftszuweisungen zu den einzelnen Komponenten des FE-Modells. Die MatScape Datenbank liefert dabei für eine Vielzahl von Eisen- und Aluminiumwerkstoffen alle benötigten Kennwerte. Zusätzlich benötigt werden z.B. Abmessungen, Oberflächenbeschaffenheit und anzuwendende Sicherheitsfaktoren.
- Definition der Lastfallparameter (Nachweisart, Lastverhältnis, geforderte Schwingspielzahl, Lastkollektive,…). Als Besonderheit bietet S-Life die Möglichkeit, sogenannte Peak-to-Peak Lastfälle zu definieren, die sich aus zwei separaten FE-Simulationen für die Extrempunkt der Last ergeben.
- Durchführen des Nachweises auf Knopfdruck. Zunächst für alle definierten Lastfälle einzeln. Optional für ausgewählte oder alle Lastfallkombinationen.
- Auswertung der Nachweisergebnisse. Für unterschiedliche Bereiche des Bauteils sind dabei in der Regel auch unterschiedliche Lastfälle als relevant zu bewerten. Es besteht ein Unterschied zwischen einer Auswertung pro Lastfall und einer integralen, bauteilbezogenen Auswertung für alle wirkenden Lastfälle.
Dieser Arbeitsablauf ist so in der GUI von S-Life direkt abgebildet und der Anwender wird systematisch durch den Nachweis geführt.
Ein zentrales Element der GUI ist dabei nach wie vor der 3D-Viewer zur Darstellung des Bauteils, der Beanspruchungen und der Auslastungsgrade. In der neuen Version wurden die Fähigkeiten des Viewers deutlich erweitert. Insbesondere verfügt der S-Life jetzt über die Möglichkeit zur Positionierung und Speicherung von Sensorpunkten auf dem Bauteil, für die automatisch ein Übersichts- oder Detailbericht erstellt werden kann.
Eine wesentliche Änderung in der Benutzeroberfläche ist die Möglichkeit, den Viewer gegen eine alternative Ansicht tauschen zu können, um die im jeweils aktuellen Arbeitsschritt erforderlichen Einstellungen tätigen zu können. Der geübte Anwender wird dabei zur Definition der Nachweisparameter wahrscheinlich weitgehend auf den Viewer verzichten und diesen erst bei der Auswertung verwenden.
Für die Parametereinstellung steht auf diese Weise sehr viel mehr Platz zur Verfügung. Alle nachweis-relevanten Informationen können so in einer einzigen Ansicht dargestellt und übersichtlich strukturiert werden. Bild 3 und Bild 4 zeigen die Oberfläche bei der Definition der Modell- und Lastfalleinstellungen. Über die Mehrfachauswahl lassen sich Parameter gleichzeitig mehreren Komponenten bzw. Lastfällen zuweisen und verkürzen so die Bearbeitungszeiten deutlich. Im Hintergrund zeigen die Bilder jeweils die entsprechenden Einzeldialoge aus der Vorversion von S-Life.
Auch für größere und komplexere Modelle lassen sich alle erforderlichen Einstellungen so schnell und übersichtlich festlegen und kontrollieren.
Das Speichern aller Eingangsdaten, aller Nachweiseinstellungen und Werkstoffdaten sowie der markierten Sensorpunkte zur Auswertung erfolgt nun in einer einzigen Projektdatei (hdf5), die problemlos ausgetauscht oder archiviert werden können.
Ein weiterer Schwerpunkt bei den Neuerungen ist die Berichtserstellung. Das Positionieren und Abspeichern von Sensorpunkten auf dem Bauteil ermöglicht eine komfortable und übersichtliche Verwaltung aller kritischen Bauteilposition. Auf Knopfdruck werden alle Ergebnisse in einem Übersichtsbericht zusammengefasst. Je nach Bedarf können für einzelne Knoten auch detaillierte Berichte mit allen Zwischenergebnissen erzeugt werden.
Bei Änderung von Nachweisparametern, wie z.B. einem Werkstoffwechsel oder anderen geforderten Schwingspielzahlen werden alle Berichte automatisch aktualisiert. Wie bisher kann die Auswertung der Nachweisergebnisse dabei entweder pro Lastfall erfolgen oder, lastfallübegreifend für alle auf das Bauteil wirkenden Lasten. Diese Art der Auswertung ist sehr kompakt und ermöglicht die Bewertung eines Bauteils unter komplexen Lasten auf einen Blick.
Je nach Einsatzbedingungen können die im Nachweis betrachteten Lastfälle nicht nur einzeln, sondern unter Umständen auch gleichzeitig auftreten. Auch für diesen Fall bietet S-Life ein automatisiertes Verfahren zur Überlagerung von Lastfällen an (proportional und nicht proportional). Aller Ergebnisse stehen in der Berichtsansicht jederzeit zur Verfügung.
Die neue Version von S-Life verbessert den Workflow, die Übersichtlichkeit und die Effizienz der Durchführung von Festigkeitsnachweise erheblich. Die neue Oberfläche stellt gleichzeitig die Grundlage für die folgenden Versionen von S-Life Plastics und Converse dar. Verschaffen Sie sich einen Eindruck und sprechen Sie uns an.
Autor: Dr. Marcus Stojek ist Geschäftsführer der PART Engineering GmbH, Bergisch Gladbach, Deutschland
