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nCode DesignLife - Product Options

nCode DesignLife Produktoptionen

nCode DesignLife ist die Software der nächsten Generation für CAE-basierte Lebensdauer- und Betriebsfestigkeitsanalysen, die mit allen führenden FE-Codes arbeitet. Es ermöglicht realistische Vorhersagen der aus Betriebsfestigkeitssicht relevanten, kritischen Stellen – der sogenannten „Hotspots“ – sowie Lebensdauerabschätzungen des gesamten Bauteils. bietet. Die Architektur von nCode DesignLife entspricht der von nCode GlyphWorks und ermöglicht damit eine unübertroffene Integration von Test- und CAE-Daten. nCode DesignLife kann einzeln oder zusammen mit nCode GlyphWorks erworben werden.

Kernfunktionen von nCode DesignLife beinhalten:

Virtueller Dehnungsmessstreifen (DMS) – eine besonders leistungsfähige Funktion, um eine Korrelation zwischen Test- und Finite-Elemente-Ergebnissen herzustellen. Sie können viele Einzel oder Rosetten-DMS in einem Nachbearbeitungsschritt grafisch auf Ihren FE-Modellen positionieren und ausrichten. Danach werden die Zeitverläufe der Beanspruchungen extrahiert, um eine direkte Korrelation zu den gemessenen Dehnungsdaten herzustellen. Es war noch nie so einfach, eine Korrelation zu beurteilen!

Gesamtkollektiverstellung – für Aufbau und Verarbeitung einer Vielzahl an Fällen zur Modellierung eines Lastspiels. Über eine intuitive Oberfläche können Sie mit dieser Funktion ein Gesamtkollektiv für die Betriebsfestigkeitsprüfung erstellen.

Signalverarbeitung – umfasst die nCode Basisfunktionen für die grundlegende Bearbeitung, Analyse und Visualisierung der Daten.

Material-Manager – ermöglicht das Hinzufügen, Bearbeiten und grafische Darstellen von Werkstoffdaten. Hierzu gehört auch eine Standarddatenbank mit Lebensdauerkurven für viele häufig verwendete Werkstoffe.

Skripterstellung mit Python – mit dieser Funktion können mit der Programmiersprache Python erstellte Skripte zur Erweiterung bestehender Analysefähigkeiten genutzt werden, statt den Code für Lebensdaueranalysen von Grund auf neu schreiben zu müssen. Ideal für firmenspezifische Methoden oder Forschungsprojekte.

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Dehnungsbasierte Lebensdaueranalyse (EN)

Die dehnungsbasierte Lebensdaueranalyse ist auf eine Vielzahl von Problemen anwendbar, unter anderem auf die Kurzzeitschwingfestigkeit, bei der die Lebensdauerabschätzung durch die örtliche elastisch-plastische Dehnung bestimmt wird. Es ist möglich zwischen mehreren mittelspannungs- oder temperaturabhängigen Materialdatenkurven zu interpolieren.

Der EN-Solver beinhaltet:

Materialmodelle
Ermüdungslebensdauerkurven:

  • Standard
  • mittelspannungsabhängig
  • R-Verhältnis abhängig
  • temperaturabhängig

Mittelspannungskorrekturen

  • Morrow
  • Smith-Watson-Topper
  • Interpolieren mehrerer Kurven

Plastizitätskorrekturen

  • Neuber
  • Hoffman-Seeger
  • Seeger-Heuler

Beurteilung mehrachsiger Belastungen

  • Biaxial
  • 3D-multiaxial
  • Automatische Korrekturfunktionen

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Spannungsbasierte Lebensdaueranalyse (SN)

Das Hauptanwendungsgebiet der spannungsbasierten Lebensdaueranalyse ist die Langzeitschwingfestigkeit (Bereich hoher Lebensdauern), bei der die Lebensdauer maßgeblich von der Normalspannung bestimmt wird. Für die Definition der Wöhlerkurven steht eine Vielzahl an Methoden zur Verfügung, darunter auch die Fähigkeit, der Interpolation zwischen mittelspannungs- oder temperaturabhängigen Werkstoffkurven. Um die Flexibilität noch weiter zu erhöhen, ermöglicht die Skripterstellung mit Python die Definition kundenspezifischer Lebensdauermethoden und Materialmodelle.

Der SN-Solver beinhaltet:

Materialmodelle
Wöhlerkurven

  • Standard
  • mittelspannungsabhängig
  • R-Verhältnis abhängig
  • temperaturabhängig
  • Haigh-Diagramm
  • Bastenaire-Kurve
  • Anpassung von Wöhlerkurven mit Pythonskripten

Mittelspannungskorrekturen

  • FKM-Richtlinien
  • Goodman
  • Gerber
  • Interpolieren zwischen mehreren Kurven

Korrektur des Spannungsgradienten

  • FKM-Richtlinien
  • Benutzerdefiniert

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Dang Van

Dang Van ist eine eine Methode zur Vorhersage der Dauerfestigkeit unter komplexen Belastungsbedingungen wobei ein Kriterium für die Ermüdungsgrenze bei mehrachsigen Belastungen verwendet wird. Das Ergebnis der Analyse sind Sicherheitsfaktoren und nicht Lebensdauern.

Sicherheitsfaktor

Die Option Sicherheitsfaktor ermöglicht die Berechnung von spannungsbasierten Sicherheitsfaktoren. Diese Methode ist als Schlüsselkriterium für die Entwicklung von Motoren und Komponenten im Antriebsstrang weit verbreitet, z.B bei Kurbelwellen, Nockenwellen oder Kolben.

Mehr zu Sicherheitsfaktor

  • Als Eingangsdaten dieser spannungsbasierten Technologie werden lineare Spannungen oder Dehnungen verwendet.
  • Standard-Mittelspannungskorrekturen oder benutzerdefinierte Haigh-Diagramme für die Bewertung der Betriebsfestigkeit herangezogen.
  • Spannungen aus einem vollständigen Finite Elemente Modell können in einem einzelnen Analyseprozess verarbeitet werden.

Webinar: Spannungen aus einem vollständigen Finite Elemente Modell können in einem einzelnen Analyseprozess verarbeitet werden.

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Punktschweißen

Diese Option ermöglicht die Lebensdaueranalyse von Punktschweißungen in dünnen Blechen. Grundlage dieses Ansatzes ist die LBF-Methode („Logarithmic Barrier Function“, siehe SAE Paper 950711), die besonders gut für Fahrzeugstrukturen geeignet ist.

Mehr zu Punktschweißen...

  • Punktschweißungen werden mit steifen Balkenelementen (z.B. MSC.Nastran CBAR) modelliert. Die Erstellung von Schweißungen in dieser Form wird von vielen führenden FE Pre-Prozessoren unterstützt.
  • Auch unterstützt: CWELD- und ACM-Ansätze unter Verwendung von Solid-Elementen.
  • Querschnittskräfte und -momente dienen zur Berechnung struktureller Spannungen am Rand der Schweißung.
  • Lebensdauerberechnungen werden rund um die Punktschweißung in mehreren Winkelschritten durchgeführt. In der ermittelten Gesamtlebensdauer ist ein Worst-Case-Szenario berücksichtigt.
  • Die Skripterstellung mit Python ermöglicht auch die Modellierung anderer Fügeverfahren wie Niet- und Schraubverbindungen.

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Schweißnaht

Diese Option ermöglicht die Lebensdaueranalyse von Schweißnaht-Verbindungen, darunter Kehl-, Überlappungs- und Laserschweißnähte. Die Methode basiert auf dem von Volvo (siehe SAE Paper 982311) entwickelten und in jahrelanger Anwendung in Entwicklungsprojekten für Fahrgestelle und Karosserien bestätigten Ansatz.

Mehr zu Schweißnaht...

  • Stellt Methoden zur intelligenten Identifizierung von Schweißlinien im
    FE-Modell bereit und vereinfacht damit das Aufbauen eines Betriebsfestigkeitsversuchs.
  • Bestimmung des Versagens an Schweißfußpunkt, -wurzel und -flanken
  • Korrektur der Blechdicke
  • Korrektur der Mittelspannungen
  • Die britische Schweißnorm BS7608 mit den dazugehörigen Materialkurven wird unterstützt.

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Vibrationsermüdung

Die Option Vibrationsermüdung ermöglicht die Simulation von Tests auf einem Schwingtisch, die durch eine Zufallssignal- oder Sinuswobbelbelastung gesteuert werden. Damit kann die Lebensdauer im Frequenzbereich vorhergesagt werden, die für viele Anwendungen mit Zufallsbelastungen wie Wind und Wellen realistischer und effizienter ist als Zeitbereichsanalysen.

Mehr zu Vibrationsermüdung...

  • FE-Modelle werden für eine Frequenzganganalyse berechnet und die Vibrationsbelastung in nCode DesignLife definiert.
  • Auch Lastfälle mit statischem Offset und vollständige Lastspiele mit kombinierter Belastung sind möglich.
  • Ideales Ergänzungsprodukt: “Accelerated Testing” zur Ableitung eines maßgeschneiderten Testprofils aus mehreren Belastungsspektren.

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Thermo-mechanische Ermüdung

Diese Produktoption bietet Solver für Ermüdung bei Hochtemperatur und Kriechen auf Basis von Spannungs- und Temperaturergebnissen aus Finite Elemente Simulationen. Der Anwendungsbereich umfasst Komponenten, die mechanischen und thermischen Beanspruchungen ausgesetzt sind, wie beispielsweise Abgassysteme von Fahrzeugen.

Mehr zu Thermo-mechanische Ermüdung...

Hochtemperatur-Ermüdungsmodelle:

  • Die Methode Chaboche ist ein spannungsbasierter Lebensdaueransatz, der Spannungsergebnisse aus FE-Ergebnissen verwendet. Er beinhaltet entweder eine konstate oder zyklenweise Temperaturkompensation.
  • Die Methode ChabocheTransient berücksichtigt Temperaturen durch Normalisierung des Spannungsverlaufes vor der Zyklenzählung. Diese Methode findet Anwendung für FE-Analysen, bei denen Temperatur- und Spannungänderungen miteinander korrelieren, z.B. bei transienten visko-elasto-plastischen Analysen.

Methoden zur Kriech-Analyse:

  • Chaboche und Larson-Miller Methoden für Kriechen sind verfügbar.
  • Die Schädigung aus Ermüdung und Kriechen kann direkt summiert werden. Die benötigten Materialdaten werden aus standardisierten Ermüdungstests bei konstanten Temperaturen und aus Kriechtests abgeleitet.

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Kurzfaser-verstärkte Kunststoffe

Diese Option verwendet spannungsbasierte Lebensdauerberechnungen für anisotropische Materialien, wie z.B. Glasfaser verstärkte Thermoplaste. Der Spannungstensor für jeden Layer und jeden Integrationspunkt über die gesamte Dicke wird von nCode DesignLife aus den FE-Ergebnissen gelesen. Die Materialorientierungs-Tensoren beschreiben den "Faseranteil" an jedem Berechnungspunkt. Diese Tensoren werden durch ein Mapping einer Simulation des Herstellungsprozesses mit dem FE-Modell ermittelt. Dieser Orientierungstensor kann entweder direkt aus den Ergebnissen oder aus einer ASCII-Datei gelesen werden.

Kunststoffanalyse

Die Option “Composite Analysis” ermöglicht es dem Nutzer, die Festigkeit einer Struktur mit den in der Industrie gültigen Versagenskriterien von Verbundwerkstoffen zu vergleichen und diese zu beurteilen. Statt diese Beurteilung auf wenige Lastfälle oder Schritte zu limitieren, können Spannungen unter Verwendung der ausgewählten Ausfallkriterien durch realistische Belastungskollektive (quasi-statisch oder dynamisch) beurteilt werden, was es ermöglicht, kritische Stellen, Lastkombinationen und damit verbundene Sicherheitsfaktoren eindeutig zu identifizieren. Darüber hinaus können ausgewählte Lastpfade visuell mit den Materialbruchlinien verglichen werden.

Die folgenden Methoden können einzeln oder beliebig kombiniert verwendet werden, um ein möglichst glaubhaftes Ergebnis zu erzielen:

  • maximale Spannung
  • maximale Dehnung
  • Norris
  • Hoffman
  • Tsai-Hill
  • Tsai-Wu
  • Franklin-Marin
  • Hashin
  • Hashin-Rotem
  • Christensen
  • benutzerdefinierte, kundenspezifische Methoden mit Python

Mehr zu Kurzfaser-verstärkte Kunststoffe...

  • Die Spannungen können aus regulären FE-Ergebnissen oder von Komposit-Berechungen aus DIGIMAT stammen. In diesem Fall stehen die gemittelte Matrix und die Faserspannungen zusätzlich zu den globalen Spannungen im Verbund (Makro) zur Verfügung.
  • Trotz des primären Fokus auf die Analyse von kurzfaser-verstärkten Kunststoffen können ebenso laminare Verbundwerkstoffe berechnet werden. Hierbei können Fehler durch interlaminare Spannungen ignoriert werden.
  • Ein Satz von einer oder mehreren SN-Kurven basierend auf dem Faseranteil wird verwendet, um die SN-Kurve für jeden Berechnungspunkt und dessen Orientierung zu bestimmen.
  • Methoden zur Spannungskombination stehen für die kritische Schnittebene und die absolute maximale Hauptspannung zur Verfügung.

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Klebeverbindungen

Diese Option ermöglicht Berechnungen der Betriebsfestigkeit für geklebte Verbindungen in metallischen Strukturen. nCode DesignLife verwendet Methoden der Bruchmechanik zur Bestimmung kritisch belasteter Verbindungen innerhalb der Struktur.

Strain Gauge Positioning

Die Option Strain Gauge Positioning berechnet die optimale Position und Anzahl von Dehnungsmessstreifen.  Die korrekte Positionierung der Sensoren erleichtert die Rekonstruktion der aufgebrachten Beanspruchungsverläufe aus gemessenen Dehnungen auf der Komponente.

Diese Option erscheint als neue Analysemethode in der DMS Analyse-Engine.

Weitere Inhalte:

Aufgezeichnete Präsentation zur Korrelation von FE und Test

Verteiltes Rechnen

Mit der Option Verteiltes Rechnen kann nCode DesignLife in Hochleistungsrechner-Umgebungen (HPC) oder Konfigurationen mit mehreren Computern betrieben werden, sodass selbst umfangreichste FE-Simulationen effizient durchgeführt werden.

  • Unterstützt den Intel® MPI-Standard für Windows® und Linux® Betriebssysteme, Microsoft® MPI und Microsoft HPC Cluster.
  • Ermöglicht die schnelle Bearbeitung von Analysejobs durch kombinierte Verwendung von Prozessoren mehrerer Maschinen.
  • Beinhaltet ein Batch-Interface, um die Ausfühung verteilter Jobs zu vereinfachen.

Webinar: Verteiltes Rechnen und Hochleistungsrechnen in nCode DesignLife

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