FAQ

Die Motivation für die Durchführung einer FE-Simulation kann sehr vielfältig sein. Mögliche Zielsetzungen finden Sie im Menü Zielsetzungen.

Eine strukturierte Vorgehensweise ist unabdingbare Voraussetzung für eine effiziente FE-Simulation. Dazu gehören beispielsweise:

• Gründliches Besprechen der Fragestellung
• Offerte an Sie mit einem aus unserer Sicht optimalen Lösungsweg
• Datenübernahme und festlegen der Berechnungsdetails
• FE-Modell generieren und Simulationen durchführen
• Resultate auswerten, verifizieren und validieren
• Technische Dokumentation und detaillierte Resultatbesprechung
  

Die Begriffe werden in der Praxis nicht streng voneinander abgegrenzt. „Berechnung“ kann als Oberbegriff angesehen werden. Unterschieden werden analytische Berechnung und numerische Berechnung.

Bei der analytischen Berechnung wird eine explizite Lösungsdarstellung gesucht. Klassische Handrechnungen sind möglich. Numerische Berechnungen ermöglichen die approximative Berechnung einer Fragestellung mit Hilfe von Computern. Hierzu zählt die Finite-Elemente-Methode oder Finite-Elemente-Analyse (FE-Analyse).

Der Begriff „Simulation“ steht in der Strukturmechanik für die Modellbildung eines dynamischen Systems, mit dem Ziel, dessen zeitliches Verhalten zu berechnen. Heute wird der Begriff oft auch allgemein für FE-Analysen („FE-Simulationen“ oder „FEM-Simulationen“) verwendet, dies aufgrund des approximativen Charakters oder der schrittweisen Lösungsfindung z.B. bei Nichtlinearitäten.

Der Arbeitsaufwand und somit die Kosten hängen von der Fragestellung ab. Die einfachsten FE-Analysen erfordern einen effektiven Modellierungs- und Berechnungsaufwand von weniger als einer halben Stunde. Der Aufwand für komplexe Fragestellungen bewegt sich im Bereich von Tagen bis Wochen. Bitte kontaktieren Sie uns für eine unverbindliche Offerte.

Von der Fragestellung hängt ab, wie detailliert das Werkstoffverhalten in der FE-Simulation beschrieben werden muss. Eine vergleichende Untersuchung zwischen mehreren Designvarianten stellt andere Anforderungen als die Frage nach der effektiven Ermüdungsfestigkeit einer Baugruppe.

Für einfachere Analysen kann auf allgemein bekannte Werkstoffkennwerte zurückgegriffen werden. Für komplexeres Materialverhalten (z.B. Zeit- oder Dehnraten-Abhängigkeit) finden sich in der Literatur oft genügend Angaben. Dies erlaubt zumindest die Ermittlung sinnvoller Bereichsgrenzen der Kennwerte. Damit lassen sich die Extremfälle simulieren und die mögliche Bandbreite der Resultate ermitteln. Sind spezielle Werkstoffprüfungen für die gestellte Berechnungsaufgabe erforderlich, so übernehmen wir für Sie gerne die Testdurchführung in Zusammenarbeit mit externen Partnern.

Der erforderliche Detaillierungsgrad eines Berechnungsmodells hängt primär von der Fragestellung ab und wird massgebend von der Qualität der Eingabedaten beeinflusst. Vereinfacht gilt, dass sich mit zunehmendem Aufwand für die Modellierung und die Ermittlung von Eingabegrössen ein höherer Detaillierungsgrad erzielen lässt.

Es ist Aufgabe des Berechnungsingenieurs, das Berechnungsmodell so einfach wie möglich, aber so detailliert wie nötig aufzubauen.

Zu beachtende Fehlerquellen liegen in der Modellierung (ungeeignete physikalische Modellvorstellung), der Diskretisierung (unpassende Elementunterteilung resp. Vernetzung des Bauteils), der Interpretation (falsche Resultatinterpretation), der Numerik (Rundungsfehler des Computers) und der Software (Fehler in der Berechnungs-Software). Der Berechnungsingenieur muss diese möglichen Fehlerursachen beachten und entsprechend in der Vorgehensweise berücksichtigen. Ein blindes Vertrauen in FE-Simulationen ist deshalb ebenso unangebracht wie in Testresultate.

Durch ein gelebtes QM-System mit einer strukturierten Vorgehensweise, dem Einbringen von Wissen und Erfahrung des Berechnungsingenieurs, einer konsequenten Resultatverifikation, der Validierung und dem Einsatz einer professionell gepflegten Simulationssoftware. Wir orientieren uns in unserer Arbeitsweise nach dem aktuellen QM-System für Simulationen im Ingenieurswesen NAFEMS ESQMS:01, der Norm ASME V&V 40-2018 und der FDA-Richtlinie zur Berichterstattung über computergestützte Modellierungen.

Simulationen erfordern ein Spezialwissen, welches sich nach unserer Erfahrung nur teilweise in einer theoretischen Ausbildung aneignen lässt. Wir halten einen mehrjährigen, praktischen Erfahrungsschatz als Voraussetzung für ein effizientes und sicheres Durchführen von Simulationen. Für die interne Durchführung sporadischer Berechnungen sind deshalb das Finden erfahrener Berechnungsingenieure und die Wahrung des erworbenen Berechnungswissens bei Personalfluktuationen wichtige Herausforderungen.

Wir bieten Ihnen aktuelles Berechnungswissen und langjährige Simulationserfahrung zu klar kalkulierbaren Kosten. Zur Wahrung langfristiger Geschäftsbeziehungen erstreben wir erfolgreiche Projektabschlüsse und sind entsprechend engagiert, verantwortungsbewusst und partnerschaftlich. Testen Sie uns.

Diskretion ist für uns selbstverständlich. Es ist in unserem tiefsten Geschäftsinteresse, dass Ihre Daten von uns auch ohne spezielle Vereinbarung vertraulich behandelt werden.

Ohne spezielle Vereinbarung archivieren wir alle Daten verschlüsselt auf mehreren Datenträgern an verschiedenen Orten. Somit können Sie bei Bedarf auch später jederzeit auf Ihre Projektdaten zurückgreifen.

Ausschlaggebend dafür ist die konkrete Fragestellung, die Genauigkeit der Berechnungsannahmen und allfällig einzuhaltende Normen. Eine FE-Analyse kann auch ohne explizite Validierung mit Tests wertvoll sein:

• Sie ermöglicht z.B. eine rein qualitative, vergleichende Beurteilung mehrerer Designvorschläge.
• Sie ist ein wertvolles Hilfsmittel, um ein Systemverhalten grundsätzlich zu verstehen.
• Die wesentlichen Einflussgrössen auf das Resultat können detektiert werden.
• Der mögliche Bereich von Resultatgrössen lässt sich ermitteln.
• Grosse, schlecht testbare Strukturen können rechnerisch überprüft werden.
• Die Gefährdung von Menschenleben kann vermieden werden.

Sind Tests sinnvoll, so übernehmen wir bei Bedarf für Sie gerne die Testdurchführung in Zusammenarbeit mit externen Partnern.

Die Zielsetzungen von Tests und FE-Simulationen sind verschieden. FE-Simulationen ermöglichen einen virtuellen Gesamt-Einblick in die Struktur. Alle kritischen Stellen sollen aufgezeigt werden – nicht nur diejenigen, welche letztendlich zum Versagen führen. Auch setzt eine effiziente, kostengünstige Testdurchführung oft Simulationen voraus. Beispielsweise für die sinnvolle Positionierung der Messaufnehmer oder für die korrekte Interpretation der Testergebnisse.

Andererseits sind Simulationen kaum ökonomisch durchführbar, wenn es sich um günstig herstellbare, kaum zu optimierende und mit geringem Testaufwand überprüfbare Produkte oder Prototypen handelt. Oft erfordert eine gute Testdurchführung auch geringere Vorabklärungen als eine detaillierte FE-Simulation. Letztlich geht es also um ein Abwägen von Kosten und Nutzen. Wir sind an langfristigen Geschäftsbeziehungen interessiert und sagen Ihnen deshalb offen, wenn wir eine Berechnung aus betriebswirtschaftlicher Sicht als nicht sinnvoll erachten.