Simulation ist mehr als Software

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Imperfektionen aus Beulmoden der Tragstruktur im Kranbau
Zur Kranauslegung müssen viele Konfigurationen und Lastfälle berechnet werden, um die Sicherheit gegen Umkippen oder Bauteilversagen nachzuweisen.

Nichtlineare Beul- und Traglastanalyse mit Simulation-Wizard

Ein automatisierter Simulationsprozess innerhalb der Ansys Workbench beschleunigt und vereinfacht die nichtlineare Bauteilberechnung von dünnwandigen Schalenstrukturen im Mobilkranbau bei Liebherr deutlich. Denn der Wizard führt den Anwender durch alle notwendigen Simulationsschritte.

Zusammenfassung

Joachim Henkel
Leiter der Abteilung Statik und Strukturanalyse, Liebherr-Werk Ehingen GmbH

Die Naturgesetze der Technischen Mechanik kann man selbst mit den modernsten Simulationswerkzeugen nicht aushebeln. Dennoch ermöglicht uns die Simulation mit ANSYS die Grenzen des technisch Machbaren im Rahmen der durch die Standards vorgegebenen Sicherheiten immer wieder neu auszuloten.

Aufgabe

Das Liebherr-Werk Ehingen beauftragte CADFEM ein Berechnungs-Wizard für Ansys Workbench zu entwickeln, der die nichtlineare Bauteilberechnung von dünnwandigen Schalenstrukturen im Mobilkranbau automatisieren sollte. Dazu sollten die maßgebenden Lastfälle inklusive aller zugehörigen Lasten und Randbedingungen extrahiert werden.

Lösung

Mit ACT (Application Customization Toolkit) wurden in Ansys Workbench neue Toolboxen zur Nutzung der kundenindividuellen Software-Anpassung integriert. So lassen sich linearen Beulanalysen durchführen und daraus resultierend nichtlineare Versagensberechnungen durch Aufbringen kombinierter Netzimperfektionen aus den Beulmoden generieren.

Kundennutzen

Mit der Customization-Lösung können Millionen von Lastfällen innerhalb kurzer Zeit untersucht und die besonders relevanten eindeutig identifiziert werden. Anhand der selbsterklärenden Toolbar-Buttons wird ein intuitiver und kohärenter Workflow abgebildet. Dabei wird der Anwender zielgerichtet durch den Simulationsprozess geführt.

Projektdetails

Thomas Lerner
Manager FE-Infrastructure at Liebherr in Ehingen, Liebherr-Werk Ehingen GmbH

Mit der Automatisierung der Berechnungen können wir Millionen von Lastfällen innerhalb kurzer Zeit untersuchen und die für uns besonders relevanten eindeutig identifizieren.

Aufgabenstellung

Das Liebherr-Werk Ehingen zählt zu den weltweit führenden Herstellern von Fahrzeugkranen mit hochmodernen Teleskop- und Gittermastkranen auf Mobil- und Raupenfahrwerken. Diese sind in der Lage, Lasten von bis zu 3.000 Tonnen zu heben und eine Hubhöhe von mehr als 240 Metern zu erreichen. Die numerische Simulation dient dabei als effizientes Werkzeug, um die ständig steigenden Anforderungen der Kunden an Funktionalität, Qualität und Sicherheit erfüllen zu können.

Um den Überblick über die zu berechnenden Belastungssituationen nicht zu verlieren und die Aufgaben auch zeitlich zu meistern, setzte Liebherr schon frühzeitig auf automatisierte Berechnungs- und Simulationsprozesse. Dadurch sind Berechnungen von Millionen von Lastfällen innerhalb kurzer Zeit möglich und die Identifikation relevanter Lastfälle ist gewährleistet.


Lösung

Mit der neuen Toolbar, die mit ACT (Application Customization Toolkit) in die Workbench integriert wurde, konnten einige Verbesserungen erreicht werden. So lassen sich linearen Beulanalysen durchführen und daraus resultierend nichtlineare Versagensberechnungen durch Aufbringen kombinierter Netzimperfektionen aus den Beulmoden generieren.

Anhand der selbsterklärenden Buttons wird ein intuitiver und kohärenter Workflow abgebildet. Dabei wird der Anwender zielgerichtet durch den Simulationsprozess geführt. Die APDL-Skripte (Ansys Parameteric Design Language), die im Vorgänger-Wizard noch als Command-Snippets im Strukturbau abgelegt wurden und bei einer Neuvernetzung mitunter unbrauchbar wurden, werden nun über moderne ACT-Objekte in die Workbench integriert. Ein versehentliches Ändern des APDL-Codes ist nun nicht mehr möglich.


Nutzen für den Kunden

Bei Aktualisierung des Netzes erfolgt nun auch automatisch eine Aktualisierung der Imperfektion. Zusätzlich wird der Datenfluss transparent dargestellt und ist für den Anwender stets nachvollziehbar, was der Fehlervermeidung dient.

Zum Abschluss des Toolbar-Projekts übergab CADFEM nicht nur das Programmierergebnis, sondern auch den gesamten Quellcode. Durch eine intensive Schulung und die Vermittlung des entsprechenden Know-hows sind die Liebherr-Anwender und -Betreuer jetzt in der Lage, gewünschte Anpassungen und kleinere Erweiterungen eigenständig durchzuführen.

Thomas Lerner
Manager FE-Infrastructure at Liebherr in Ehingen, Liebherr-Werk Ehingen GmbH

Durch CADFEM wurde der bestehende Berechnungs-Wizard auf einen modernen Stand gebracht. Der anschließende Know-how-Transfer versetzte uns in die Lage, Anpassungen und kleinere Erweiterungen eigenständig durchzuführen.


Account Manager

Produkt-Anwendungen im Projekt