Unsere Leistungen in der Simulation mit FEM und BEM
Lösungen in der Strukturmechanik
Wir bieten präzise Simulationen für die Analyse mechanischer Strukturen – von Festkörpermechanik über Schwingungen bis hin zu Kontakt- und Reibungsmodellen. Unsere Berechnungen helfen, Bauteile zu optimieren, Belastungen vorherzusagen und das mechanische Verhalten unter realen Bedingungen zu bewerten. So unterstützen wir Sie bei der Entwicklung sicherer, effizienter und langlebiger Konstruktionen.
Festkörpermechanik
Die Festkörpermechanik umfasst die Berechnung von Spannungen und Dehnungen im 2D oder 3D Raum. Grundlage bildet eine Vielzahl von Materialmodellen - von linear elastischen Materialien bis hin zur Berücksichtigung nichtlinearer Effekte.
Dynamik & Schwingungen
Dynamische Systeme können sowohl im Zeitbereich (transient) oder Frequenzbereich (harmonisch) analysiert werden. Häufig kommen hier die numerische Modalanalyse, Frequenzganganalysen oder die Berechnung statistisch verteilter Anregungen zum Einsatz.
Mehrkörpersysteme (MKS)
Mechanische Baugruppen enthalten mehrere Körper, die großen translatorischen oder rotatorischen Bewegungen ausgesetzt sind. Die daraus resultierenden Kräfte und Spannungen in Gelenken und Verbindungen lassen sich in Mehrkörpersystemen analysieren.
Rotordynamik
Rotierende Wellen verursachen in bestimmten Drehfrequenzen hohe Spannungen auf Rotoren, Lager oder Fundamente. Die Analyse kritischer Drehzahlen, Stabilitätsgrenzen sowie Unwuchtreaktionen hilft die Betriebsbedingungen präzise zu optimieren.
Verbundwerkstoffe
Verbundwerkstoffe bieten hohes Leichtbaupotential. Die Untersuchung heterogener Werkstoffe hinsichtlich mikromechanischer Eigenschaften, Delaminierung oder Schichtversagen ist daher unerlässlich.
Nichtlineare Materialmodelle
Verbundwerkstoffe bieten hohes Leichtbaupotential. Die Untersuchung heterogener Werkstoffe hinsichtlich mikro-mechanischer Eigenschaften, Delaminierung oder Schicht-versagen ist daher unerlässlich.
FEM und BEM Simulation in der Akustik
Wir simulieren akustische Phänomene wie Schallausbreitung, Streuung, Dämpfung und Vibroakustik in verschiedensten Anwendungen. Ob Raum- und Bauakustik, Elektroakustik oder Lärmminderung – präzise Berechnungen helfen, Schallverhalten zu optimieren und akustische Systeme effizient zu gestalten.
Druckakustik
Die Druckakustik umfasst typische akustische Effekte wie Streuung, Übertragung oder die Emission von Schall. Die Simulation kann durch Lösung der Helmholtz-Gleichung im Frequenzbereich oder der skalaren Wellengleichung im Zeitbereich durchgeführt werden.
Fluid-Struktur Interaktion
Die Simulationen der Akustik-Struktur-Interaktion berücksichtigt die Wechselwirkung zwischen Fluiddruck und struktureller Beschleunigung. Sie können im Frequenz- oder Zeitbereich durchgeführt werden.
Thermoviskose Akustik
Für die präzise Modellierung der Akustik in kleinen Geometrien werden Wärmeleitungseffekte und viskose Verluste in die Gleichungen integriert. Die thermoviskose Akustik berücksichtigt viskose und thermische Randschichten und wird besonders bei Mikroakustik Anwendungen wie Mikrofonen und Empfängern eingesetzt.
Aeroakustik
Präzise Modellierung von Strömungsgeräuschen und Konvektionsakustik mit Finite-Elemente-Methoden. Simulation der einseitigen Wechselwirkung zwischen Hintergrundströmung und akustischem Feld im Zeit- und Frequenzbereich. Einsatz linearisierten Navier-Stokes- und Euler-Interfaces zur Berechnung akustischer Druck-, Dichte-, Geschwindigkeits- und Temperaturvariationen.
Raumakustik
Die Simulation im Hochfrequenzbereich erfolgt auf Basis der Strahlenakustik und der akustischen Diffusionsgleichung . Diese Methoden eignen sich ideal bspw. für die Modellierung von Räumen.
Mit einem Ray Acoustic Ansatz lassen sich Impuls-antwortanalysen und raumakustische Kennwerte wie EDT, T60 und Pegelabfallkurven bestimmten.
Ultraschall
Simulation von Schallfeldern oberhalb der menschlichen Hörgrenze. Wir analysieren lineare akustische Wellen in über lange Strecken oder nichtlineare Wellen mit hoher Amplitude.
Elastische Wellen
Wir modellieren die Schall-ausbreitung in Festkörpern durch elastische Schwingungen (Körperschall) sowie die Übertragung an das umgebende Fluid (Luftschall). Die Simulation kann im Frequenzbereich oder Zeitbereich erfolgen.
Acoustic Streaming
Wir simulieren den nichtlinearen Acoustic Streaming Effekt. Dieser beschreibt den physikalischen Effekt der akustisch induzierten Strömung. Wir koppeln Acoustic Streaming mit der Druckakustik Formulierung oder thermoviskosen Effekten.
FEM Simulation der Wärmeübertragung
Wir analysieren thermische Prozesse in Festkörpern, Fluiden und porösen Medien – von Wärmeleitung und -strahlung bis hin zu Wärmetauschern und thermischen Spannungen. Simulationen helfen, Temperaturverläufe zu optimieren, Effizienz zu steigern und thermische Belastungen gezielt zu minimieren
Thermische Spannungen
Die Analyse der thermischen Spannungen untersucht Auswirkungen von Temperaturänderungen auf Materialien und Strukturen. Sie berücksichtigt die durch Temperaturgradienten verursachten Dehnungen und die resultierenden mechanischen Spannungen.
Wärmeübertragung
Wir analysieren die Wärmeübertragung durch Wärmeleitung, Konvektion oder Wärmestrahlung. Dabei kann es sich um die Ausbreitung in einzelnen Körpern oder in Kontakt stehenden Bauteilen handeln.
Multiphysikalische Studien und weitere Analysen
Reduced Order Modeling
Große FEM Modelle lassen sich mit Hilfe der Craig-Bampton Methode bzw. des Krylov-Unterraum-Verfahrens effizient verkleinern. Dadurch können große Parameterstudien schnell und ohne große Genauigkeitsverluste durchgeführt werden.
Optimierung
Moderne Optimierungsmethoden schaffen großes Potential zur Verbesserung der Produkt-eigenschaften. Ob Parameter-, Form- oder Topologieoptimierung, wir optimiere nach Ihren Vorgaben.
Unsicherheitsquantifizierung
Durch die Unsicherheits-quantifizierung charakterisieren wir Ihre Modellunsicherheiten und helfe Ihnen die Auswirkungen zu verstehen. Durch Screening, Sensitivitätsanalyse und Zuverlässigkeitsvorhersagen robustifizieren wir Ihre Modelle.
Parameterfitting
Parameterschätzungs- und Curve-Fitting Leistung helfen, unbekannte Parameter aus experimentellen Daten zu bestimmen. Mit modernen Algorithmen wird die Abweichung zwischen realen und simulierten Experimenten minimiert, um präzisere Vorhersagen zu treffen.
Simulations Apps
Wir erstellen gebrauchsfertige und kundenspezifische Simulationsapplikationen. Diese kann innerhalb der Fachabteilung sowie weiteren Teams geteilt werden und somit zum interdisziplinären Arbeiten genutzt werden.
Surrogate Models
Ersatzmodelle bieten eine effiziente Möglichkeit, komplexe Simulationen mit reduziertem Rechenaufwand zu approximieren. Sie ermöglichen schnellere Berechnungen, interaktive Anwendungen und sind ideal für optimierte Designprozesse. Surrogate Models werden durch Deep Neural Networks bzw. Gaußprozesse generiert.