Direkt zur Hauptnavigation springen Direkt zum Inhalt springen Zur Unternavigation springen
MatScape®

Materialmodellierung einfach und genau

Was ist MatScape?

MatScape ist das intelligente Materialmodellierungswerkzeug für die PART Software Suite. Im Zusammenspiel mit Converse stellt MatScape Materialkarten zur werkstoffgerechten FEM-Analyse zur Verfügung. Im Zusammenspiel mit S-Life liefert MatScape Festigkeitskennwerte zur Bewertung der durchgeführten FEM-Analyse.

MatScape ist integraler Bestandteil der PART Software Suite. In MatScape sind alle Materialmodellierungstechnologien der PART Software Suite konsolidiert, die sich in früheren Versionen der einzelnen Softwareprodukte getrennt befanden. Damit beinhaltet MatScape die „Werkstoffintelligenz“ der PART Software Suite.

MatScape ist auf die spezifischen Bedürfnisse des Berechners zugeschnitten. MatScape ist einfach anzuwenden und beschränkt sich auf die Funktionalitäten, die im direkten Zusammenhang mit der Erstellung von FE-Berechnungsdaten und der Auswertung von Berechnungsergebnissen stehen. MatScape ist nicht nur Materialdatenbank, sondern geht darüber hinaus.

Das Problem

Fehlende Materialkarten

Frei verfügbare Werkstoffdatenbanksysteme bieten Materialdaten in Form von Tabellenwerten und grafischen Darstellungen an, erlauben jedoch oft nicht den direkten Export von berechnungsfähigen FE-Materialkarten.

Fehlende höherwertige Materialdaten

Kostenpflichtige Datenbanksysteme ermöglichen hingegen oft den direkten Export von Materialkarten, sind jedoch häufig unspezifisch, weil sie viele unterschiedliche Werkstoffklassen abdecken. Oft können nur einfache Standardmodelle ausgewählt werden. Der zeitliche und finanzielle Aufwand zur Ermittlung von erforderlichen Materialdaten ist mitunter erheblich.

Fehlende Auslegungsgrenzen

Speziell bei Kunststoffen existieren in Datenbanken selten anisotrope Materialkennwerte oder zyklische Festigkeitskennwerte. Generell ist hier eine ggf. vorhandene Datenbasis lückenhaft und umfasst häufig nicht den spezifischen Handelstyp oder Daten für den vorliegenden Lastfall.

Komplizierte Vorgehensweisen

Weiterhin existieren umfassende Materialdaten-Managementsysteme, die zwar für eine Vielzahl von FEM-Programmen und Materialmodellen den Export von Materialkarten ermöglichen, die Datenbasis muss aber vom Anwender selbst eingepflegt werden. Die Benutzung ist oft kompliziert.

Fehlende Spezialkenntnisse

Die Erstellung von validen Materialkarten auf Basis von Werkstoffrohdaten, setzt in vielen Fällen erhebliches Spezialwissen voraus. Dies führt häufig zu einer Kompetenzlücke, weil in zunehmenden Maße die Simulation demokratisiert wird. Was bisher Werkstoff- oder Simulationsexperten vorbehalten war, soll nun auch konstruktionsbegleitend durchgeführt werden.

Wie löst MatScape das Problem?

MatScape ist Ihre „Werkstoffintelligenz“ in dem die Software für eine Vielzahl von Handelstypen berechnungsfähige Materialkarten für verschiedene FEM-Programme zur Verfügung stellt. In intuitiver Weise können auch Materialkarten aus lückenhaft vorhandenen Materialrohdaten erstellt werden. Auf Knopfdruck werden Auslegungsgrenzen zum Festigkeitsnachweis von Kunststoffbauteilen bei verschiedenen Beanspruchungsarten ermittelt.

MatScape verwendet hierzu intelligente Algorithmen, die z.B. bei kurzfaserverstärkten Kunststoffen auch die Erstellung von anisotropen Materialkarten erlauben, ohne dass explizit richtungsabhängige Materialdaten vorliegen.

 

Einige Merkmale & Funktionalitäten

Plastics World

  • Qualitativ hochwertige herstellerautorisierte Materialdaten verschiedener Kunststoff-Rohstoffanbieter mit mehr als 2000 Spannungs-Dehnungs-Kurven
  • Eigene Werkstoffe können eingepflegt werden
  • Generierung von vollständigen Spannungs-Dehnungs-Kurven aus single- point-Daten (E-Modul, Streck-/Bruchspannung & -dehnung)
  • Einfache prozessgeführte Erstellung von anisotropen und isotropen elastischen und elasto-plastischen Materialkarten für verschiedene FEM-Programme
  • Kurven-Bearbeitungs-Tools und Plausibilitätschecks zur Erzielung numerisch valider Materialkarten
  • Vordefinierte anisotrope und isotrope Materialkarten für mehr als  150  Kunststoff-Handelstypen
  • Ableitung von spannungs- und dehnungsbasierten handelstypspezifischen statischen Auslegungsgrenzen für kurzzeitige einmalige und mehrmalige sowie langzeitige Belastung
  • Ableitung von handelstypspezifischen Wöhlerkurven im Bereich von N=104 bis 107 für Spannungsverhältnisse R=-1 und R=0
  • Composite Calculator zur Berechnung orientierungsgradabhängiger elastischer Eigenschaften kurzfaserverstärkter Kunststofftypen auf Basis mikromechanischer Modelle
  • Intuitive Polar-Diagramm Darstellung der anisotropen Probekörpereigenschaften kurzfaserverstärkter Kunststofftypen
  • Rechte- und Änderungs-Management für erstellte Materialkarten zur Nachverfolgung und Qualitätssicherung
  • Anbindung an Converse zur Erstellung bauteilspezifischer anisotroper multiskalen FE-Berechnungsmodelle
  • Anbindung an S-Life Plastics zur Durchführung des statischen und zyklischen Festigkeitsnachweises nach Stommel, Stojek, Korte [1]

Metals World

  • Festigkeitskennwerte für mehr als 1600 Werkstofftypen (Stahl, Aluminium, Gusseisen) gemäß den Werkstofftabellen der FKM Richtlinie [2]
  • Eigene Werkstoffe können eingepflegt werden
  • Anbindung an S-Life FKM zur Durchführung des statischen und zyklischen Festigkeitsnachweises nach FKM Richtlinie

Unterstützte Materialkarten

[1] M. Stommel, M. Stojek, und W. Korte, FEM zur Berechnung von Kunststoff- und Elastomerbauteilen, 2. Aufl. München: Carl Hanser Verlag, 2018.
[2] Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile, FKM-Richtlinie, 7. Auflage Frankfurt am Main: Forschungskuratorium Maschinenbau, VDMA Verlag, 2020.

 

 

Nutzen

Der Nutzen einer FEM-Analyse hängt in hohem Maße von der Qualität der Materialdaten und den daraus abgeleiteten Materialkarten ab. MatScape hilft Ihnen auf einfache Weise qualitativ hochwertige Materialkarten zu erstellen.

MatScape reduziert
 

  • Kosten für die Materialprüfung, da bereits berechnungsfähige Materialkarten enthalten sind oder diese auch aus lückenhaften vorhandenen Materialdaten erstellt werden können
  • Kosten für die Simulationsdurchführung (CPU-Zeit, Lizenzbezug), da ausschließlich optimierte solver-eigene Materialmodelle bestückt werden
  • Entwicklungszeit, da bereits in frühen Entwicklungsstufen, wenn noch keine aufwändigen Materialprüfungen vertretbar sind, belastbare Aussagen auf Basis von Simulationsergebnissen gemacht werden können
  • Bauteilstück- und Nacharbeitskosten da durch genauere Simulationsergebnisse Über- oder Unterdimensionierung vermieden werden

MatScape erhöht
 

  • Genauigkeit der Simulationsergebnisse, da relevante werkstoffmechanische Eigenschaften (z.B. Anisotropie) erfasst werden können
  • Verlässlichkeit der Simulationsergebnisse, da Materialkarten auf Basis fachgerechter, standardisierter Vorgehensweisen erstellt werden
  • Vertrauen in die Simulationsergebnisse, da durch offenes Daten-Handling (lesbare Materialkarten) die angewandten Vorgehensweisen nachvollziehbar und überprüfbar sind