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FEMFAT spectral

Erregungsmechanismen mit star­kem Zufallscharakter (z.B. Shaker- Anregungen auf Prüfständen oder Straßenanregungen) führen auf­grund der notwendig langen Zeitrei­hen zu erhöhtem Berechnungsauf­wand. FEMFAT spectral bietet dafür eine ideale Lösung. Die mehrachsige Schädigungsbewertung wird direkt im Frequenzbereich („Random Re­sponse Fatigue“) durchgeführt, wo­durch die Berechnungsdauer dras­tisch reduziert wird.

SPECTRAL verwendet dazu die alternative Beschreibung von Signalen im Frequenzbereich, sogenannte Leistungsdichtespektren (PSDs – Power SPECTRAL Densities). Die mehrachsige Schädigungsbewertung erfolgt auch im Frequenzbereich.

Ähnlich einer kanalbasierten Simulation mit ChannelMAX verfolgt FEMFAT spectral einen einheitslastbasierten Ansatz. Dabei wird in den einzelnen Lastrichtungen eine über der Frequenz konstante Einheitsanregung betrachtet. Eine effiziente numerische Simulation dieser Belastungen wird durch die Verwendung einer modal reduzierten Antwortberechnung im Frequenzbereich ermöglicht. Als Ergebnis erhält man die entsprechenden modalen Spannungen und einen Satz an modalen Transferfunktionen pro Einheitslastfall. Daraus bildet SPECTRAL die entsprechenden Transferfunktionen der lokalen Spannungen, welche in weiterer Folge mit den Leistungsdichten der Belastungen skaliert werden und die tatsächlich wirkende Gesamtbelastung ergeben.

Da bei sehr vielen Anwendungen die Belastungen nicht vollständig unabhängig erfolgen, bietet FEMFAT spectral die Möglichkeit, die Phasenbeziehungen der einzelnen Lasten durch Definition von Kreuzleistungsdichten (Cross–PSDs) zu berücksichtigen. Die Verwendung von Cross–PSDs hat zusätzlich den Vorteil, dass die Bildung der Vergleichsspannungs-PSD statistisch korrekt durchgeführt werden kann.

Für die anschließende Schädigungsberechnung kommen neben den klassischen Schnittebenenverfahren Wahrscheinlichkeitsmodelle nach Dirlik oder Rayleigh zur Anwendung.

SPECTRAL Vorteile:

  • Mehrachsige Schädigungsanalyse für stochastische Belastungen
  • Geringe Berechnungsdauer durch einen numerisch effizienten & robusten Simulationsprozess im Frequenzbereich
  • Wahrscheinlichkeitsmodelle nach Dirlik und Rayleigh
  • Bewertung unterschiedlicher Belastungssituationen ohne neuerliche FE-Analyse
  • Vielzahl an Einflussfaktoren verfügbar, u.a. WELD zur simultanen Bewertung von Grundmaterial und Schweißnähten.