Einführung

Wenn es um die Validierung von Konstruktionen geht, bietet SOLIDWORKS Simulation Ingenieuren einen hervorragenden Ausgangspunkt. Doch mit zunehmender Komplexität der Konstruktionen und nichtlinearen Belastungsbedingungen erweitert die 3DEXPERIENCE Plattform Ihre Möglichkeiten weit über die Grenzen der Desktop-Anwendung hinaus. In diesem Blog zeigen wir Ihnen anhand einer einfachen, aber aussagekräftigen Demonstration – einer Dosenzerstörungssimulation – wie nahtlos sich SOLIDWORKS in 3DEXPERIENCE integriert und warum dies für fortgeschrittene Analysen so wichtig ist.

Von CAD zu Simulation in einem einzigen Arbeitsablauf

Wir beginnen in SOLIDWORKS mit einer einfachen Baugruppe: einer Dose zwischen zwei starren Platten. Mit wenigen Klicks können Sie dieses Modell direkt auf der Plattform speichern und dabei die volle Assoziativität mit der CAD-Konstruktion beibehalten. Die Plattform überträgt Geometrie, Materialien und Konstruktionsabsicht nahtlos, ohne dass Dateikonvertierungen oder Nachbearbeitungen erforderlich sind.

Abbildung 1: SOLIDWORKS -Dosenzerquetschmodell

Abbildung 2: Modell innerhalb 3DEXPERIENCE Plattform

Schalendefinition mit variabler Dicke

Eine der leistungsstärksten Integrationen ist die Möglichkeit, Schalenelemente mit variabler Wandstärke direkt im SOLIDWORKS -Modell zu definieren. Die dünne Aluminiumwand der Dose eignet sich ideal für die Schalenmodellierung, und die Wandstärken können je nach CAD-Definition variieren. Dadurch entfällt die manuelle Dateneingabe, und die Genauigkeit entspricht der Konstruktion.

Abbildung 3: Schalenaufbau mit variabler Dicke in 3DEXPERIENCE

Erweiterte Vernetzung mit Bricks und Quads

Die Vernetzungswerkzeuge in 3DEXPERIENCEgehen weit über die Möglichkeiten von SOLIDWORKS Simulation hinaus. Für die Simulation des Dosenzerfalls verwendeten wir ein gemischtes Netz aus Quader- und Viereckelementen, um sowohl die Krümmung als auch das Kollapsverhalten hochpräzise zu erfassen. Automatisierte Vernetzungsregeln beschleunigen die Einrichtung, während die Netzqualitätskontrollen die Zuverlässigkeit der Ergebnisse gewährleisten.

Abbildung 4: Vernetztes Modell mit Ziegel- und Viereckelementen

Realistischer Kontakt und explizite Dynamik

Dosen versagen nicht nach einfachen, linearen Annahmen. Sie knicken, verformen und falten sich innerhalb von Millisekunden. Um dies abzubilden, nutzt die Simulation zwei Schlüsselfunktionen. Die Funktion „Allgemeiner Kontakt“ erkennt automatisch alle Interaktionen mit Reibung (hier mit einem Koeffizienten von 0,2), wodurch die Definition jedes einzelnen Oberflächenkontakts entfällt. Der Solver „Explizite Dynamik“ ist für hochgradig nichtlineare, transiente Ereignisse wie Stöße, Kollisionen oder Umformprozesse ausgelegt und eignet sich daher ideal zur Modellierung des plötzlichen Kollapses dünnwandiger Strukturen wie unserer Dose.

Abbildung 5: Physik-Manager mit allgemeiner Kontakt- und expliziter Schrittdarstellung

Aufschlussreiche Ergebnisse

Die Ergebnisse sprechen für sich. Während sich die obere Platte nach unten bewegt, knicken die Dosenwände ein, die Spannungen verteilen sich neu und schließlich brechen sie zusammen. Durch die Analyse der Schichtdicke, der Verformung und der Spannungsverteilung gewinnen Ingenieure wertvolle Erkenntnisse über das reale Strukturverhalten.

Videos: Dynamischer Zusammenbruch der Dose

Jenseits der Struktur: Elektromagnetik in Aktion

So eindrucksvoll die Dosenzerquetsch-Demo auch ist, sie ist erst der Anfang. Mit der 3DEXPERIENCE Plattform können wir auch elektromagnetische Probleme lösen und sie mit der Strukturmechanik verknüpfen. In einem spannenden Projekt, an dem mein Kollege Dr. Hassan CHREIM und ich gearbeitet haben, simulierten wir einen Stromfluss durch Spulen, der eine so hohe Kraftdichte erzeugte, dass die Dose physisch zerriss. Durch die Kopplung von EMAG mit Struktursimulationen und die Anwendung fortschrittlicher Materialmodelle können wir über das Knicken hinausgehen und Schäden und Risse erfassen. Dies ist nur ein kleiner Vorgeschmack darauf, wie weit uns die Multiphysik-Simulation bringen kann.

GIF: Magnetfeld

Warum es wichtig ist

Dieses Beispiel verdeutlicht die Stärken von 3DEXPERIENCE gegenüber Desktop-Simulationen. Es bietet die notwendige Genauigkeit, um nichtlineares Knick-, Falt- und Kontaktverhalten zu erfassen. Automatisierte Vernetzung und allgemeine Kontaktberechnung reduzieren die Einrichtungszeit erheblich, und Cloud-Computing-Ressourcen ermöglichen die Skalierbarkeit für größere und detailliertere Modelle. Die Integration gewährleistet zudem, dass CAD-verknüpfte Schalen, Materialien und Geometrieänderungen direkt aus SOLIDWORKSübernommen werden. Dadurch verbringen Ingenieure weniger Zeit mit Softwareproblemen und können sich stattdessen auf fundierte, simulationsbasierte Konstruktionsentscheidungen konzentrieren.

Abschluss

Die Dosenzerquetschung mag eine einfache Demo sein, aber sie demonstriert die wahre Leistungsfähigkeit von 3DEXPERIENCE Simulation: nahtlose Integration mit SOLIDWORKS, fortschrittliche Physiksimulationen wie explizite Dynamik und skalierbares Computing für die Designherausforderungen von morgen. Und das ist erst der Anfang. Mit derselben Plattform können Sie Elektromagnetik erforschen, um zu untersuchen, wie Strom Kräfte erzeugt, die stark genug sind, um eine Dose zu zerreißen, oder CFD anwenden, um Luftströmung, Kühlung oder thermische Effekte zu analysieren. Ob Sie Dosen zerquetschen, Flüssigkeiten bewegen oder elektromagnetische Kräfte simulieren – die Plattform ermöglicht Ihnen die zuverlässige Simulation realer Realitäten.

Highlights und Herausforderungen für SOLIDWORKS Anwender

Für SOLIDWORKS Kunden ist der Übergang nahtlos. Schalendefinitionen bleiben mit dem CAD-Modell verknüpft, und selbst komplexe Konfigurationen, wie z. B. variable Wandstärken, werden automatisch erfasst. Innerhalb der Plattform ermöglichen fortschrittliche Solver, darunter explizite Dynamik, allgemeiner Kontakt, Elektromagnetik und CFD, Simulationen, die über lineare Annahmen hinausgehen. Die fortschrittliche Vernetzung mit Quadern und Vierecken gewährleistet Genauigkeit, selbst bei hochgradig nichtlinearen Kollapsfällen wie der Dosenzerstörungsdemonstration.

Wie bei jedem Technologiesprung ist eine gewisse Eingewöhnungszeit erforderlich, wenn man von der gewohnten SOLIDWORKS Simulation-Oberfläche auf die umfassendere 3DEXPERIENCE Umgebung umsteigt. Kunden, die mit schnellen statischen Studien beginnen, werden feststellen, dass die Plattform neue Werkzeuge und Arbeitsabläufe bietet, die die Möglichkeiten erweitern. Mit etwas Schulung lässt sich das volle Potenzial ausschöpfen. Dank Cloud-Anbindung und flexibler Abonnementlizenzen profitieren Unternehmen von Skalierbarkeit und planbarer Budgetierung. Für die meisten Anwender ist der Übergang ein natürlicher Schritt hin zu höherer Genauigkeit, besserer Zusammenarbeit und einer zukunftsfähigen Multiphysik-Simulationsumgebung.

Legen Sie noch heute los!

Sind Sie bereit, Ihre Simulationen über die Grenzen von Desktop-Tools hinaus zu erweitern? Starten Sie noch heute mit 3DEXPERIENCE Simulation: Erste Schritte mit Simulationen auf der 3DEXPERIENCE Plattform. Oder wenden Sie sich an Ihren Value Added Reseller, um weitere Informationen und eine individuelle Beratung für den Einstieg zu erhalten.

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Dr. Omar Zohni

Leitender technischer Manager bei Dassault Systèmes

Dr. Omar Zohni ist Senior Technical Manager bei Dassault Systèmes und verfügt über mehr als sieben Jahre Berufserfahrung. Er arbeitet mit globalen Vertriebs- und Technikteams zusammen, um die Positionierung und Nutzung der SOLIDWORKS Simulationswerkzeuge weltweit zu optimieren.

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