Für unsere diesjährige Weihnachtssimulation haben wir eine numerische Modalanalyse mit der FEM Freeware Salome Meca durchgeführt. Hierzu möchte ich Ihnen heute Pfeffi vorstellen. Pfeffi ist ein Lebkuchenmann, ist ca. 400 mm groß und besteht aus Aluminium (E=70.000N/mm²). Für unsere Weihnachts-Simulation konnten wir Pfeffi überreden sich einer numerischen Modalanalyse zu unterziehen. Zusatzmassen in seinen Armen und Beinen inspirieren Pfeffi zu nachfolgenden Eigenmoden:

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• Say-Yes-Mode: 397 Hz
• Walk-Mode: 445 Hz
• Run-Mode: 1.152 Hz
• Say-No-Mode: 1.430 Hz
• Dance-Mode: 1.963 Hz
• Merry-Christmas-Mode: 2.129
• Sports-Mode: 2.423 Hz

Die Moden werden im nachfolgenden Video nacheinander visualisiert:

Welcher von Pfeffi’s Eigenmoden gefällt Ihnen am besten? Schreiben Sie uns einen Kommentar! Haben Sie Lust auf eine eigene Weihnachts-Simulation? Gerne teilen wir Pfeffi’s Step-Datei und auch das zugehörige Simulationsmodell aus der kostenlosen FEM Software Salome Meca mit Ihnen! Schreiben Sie mir hierfür einfach eine Nachricht. Denken Sie daran: Andere Zusatzmassen führen zu anderen Moden. Vielleicht gelingen Ihnen ja noch lustigere Lebkuchenmann-Moden. Unsere Weihnachts-Simulation ist in Zusammenarbeit mit unseren Kooperationspartnern und guten Freunden von WS Produktentwicklung entstanden. Vielen Dank Mathis, dass du Pfeffi ein Leben als Virtueller Prototyp ermöglicht hast.

Numerische Modalanalyse mit der FEM Freeware Salome Meca (Code_Aster)

Das dynamische Verhalten von Bauteilen und Baugruppen verursacht in der industriellen Praxis häufig unangenehme Überraschungen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn Baugruppen die in der Vergangenheit nur statisch belastet wurden aufeinmal mit dynamischen Belastungen beaufschlagt werden. Sollte das Bauteil hierbei in einer seiner Eigenfrequenz angeregt werden, erhöhen sich die Belastungen unerwartet stark. Das führt meistens zum Versagen des Bauteils und schädigt ggf. auch die umliegende Struktur. Beispielsweise können während eines Erdbebens die Oberflächenbewegungen einen Druck-Behälter in starke Schwingungen versetzen und so einen Schadensfall mit verherenden Konsequenzen verursachen. Zum Glück können die Eigenfrequenzen und Eigenmoden mit der numerischen Modalnanalyse, einem Verfahren auf Grundlage der Finite Elemente Methode, schon vor der ersten Realisierung am virtuellen Prototyp ermittelt werden. Mit der numerischen Modalanalyse können wir schnell und einfach sicherstellen, dass Baugruppen später im Betrieb nicht in Ihren Eigenfrequenzen angeregt werden und hierdurch in Resonanz gehen. Zusätzlich wird über die Eigenfrequenzberechnung geprüft ob für Festigkeitsnachweise von dynamisch belasteten Systemen mit statischen Ersatzlasten gearbeitet werden darf. Für die Umsetzung unserer Weihnachts-Simulation und für die numerische Modalanalyse im Allgemeinen verwenden wir die FEM Freeware Salome Meca mit dem Open-Source FE-Solver Code_Aster. Zusammen ergeben beide Software-Tools eine leistungsstarke Simulationsumgebung für die Strukturdynamik und viele weitere klassiche Anwendungen der Finite Elemente Analyse.

FEM Freeware hat den Vorteil, dass unsere Kunden und wir sie kostenfrei uneingeschränkt kommerziell nutzen dürfen. Also ohne Softwarelizenzkosten!

Mit diesem Gedanken gehen wir mit unserem Blog nun in die Weihnachts-Pause. Im neuen Jahr melden wir uns zurück mit einem Blog-Artikel über die Strömungssimulation und die Analyse von Fluid-Struktur-Interaktionen. Wir wünschen Ihnen schöne Weihnachtstage und dann einen guten Start ins neue Jahr.

Der Beitrag Numerische Modalanalyse – Weihnachts-Simulation 2021 erschien zuerst auf Vonstein & Partner.