Simulationssoftware

Crashs und Umformprozesse im Fahrzeugbau simulieren

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Ein anderes erfolgskritisches Entscheidungskriterium ist die Durchgängigkeit der einzusetzenden Simulationssoftware. Viele Unternehmen entscheiden sich deswegen für Abaqus, weil es der einzige Löser ist, der einen vollwertigen nichtlinearen impliziten und expliziten Solver „aus einem Guss“ hat (Bild 3).

Simulationssoftware berchnet Blechumformung und Rückfederung

Implizite Analysen umfassen etwa allgemeine Festigkeit, Eigenfrequenzanalysen und NVH (Noise, Vibration, Harshness) sowie thermische Analysen. Der explizite Solver wird hauptsächlich bei der Umformung und bei Crashanalysen eingesetzt.

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So lässt sich zum Beispiel die Blechumformung in Abaqus/Explicit und die Berechnung der Rückfederung in Abaqus/Standard rechnen, wobei eine überlappende Element- und Materialbibliothek zwischen beiden Lösern genutzt werden kann. Abaqus rechnet mit dem gleichen Netz, denselben Element- und Materialformulierungen ohne jeden Genauigkeitsverlust weiter. Das bezüglich der Umformung und Rückfederung berechnete Blech kann virtuell verbaut und mit der Baugruppe kann dann eine Vibrationsanalyse durchgeführt werden.

Der Clou: Das genannte Blech bringt sein „Materialgedächtnis“ aus der Umformung – etwa Eigenspannungen, Schalendickenänderungen und plastische Dehnungen – in die neue Vibrationsanalyse mit ein, was die Prognosegüte deutlich verbessert.

Materialtrends fordern Simulationssoftware bei Prognosegüte und Zuverlässigkeit heraus

Doch gerade die Prognosegüte und Zuverlässigkeit der Simulationsergebnisse werden durch Materialtrends im Automobilbau herausgefordert. Hierzu zählt die zunehmende Verwendung von hochfesten Stählen, um das Fahrzeuggewicht zu reduzieren.

Denn hochfeste Stähle besitzen andere Versagensmechanismen, die es zu berücksichtigen gilt: während Stähle niederer Qualität sich eher plastisch-duktil verformen, tendiert ein hochfester Stahl dazu zu reißen. Wird ein hochfester Stahl zum Beispiel für die B-Säule verbaut, könnte dies im Crashfall dramatische Konsequenzen für die Fahrgastzelle und damit für die Insassen nach sich ziehen.

Simulationssoftware muss Schädigung bis zum Risswachstum abbilden können

Hier ist also der Anbieter der Simulationssoftware gefordert, Lösungen zu entwickeln, die beispielsweise eine Schädigung bis zum Risswachstum innerhalb des Bauteils abbilden können. Zum Beispiel gibt es in Abaqus verschiedene Ansätze der Schädigungsinitiierung und des Schädigungswachstums.

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