Trifecta-Banner, das einen Laptop mit dem Finite-Elemente-Analyse-Modell zeigt

Finite-Elemente-Analyse (FEA) | Methode (FEM) und Modellierung

Jedes Finite-Elemente-Modell erfordert ein kalibriertes Materialmodell für alle zu simulierenden Materialien. Das technische Support-Team von 3M unterstützt Sie gerne mit Antworten auf Ihre Fragen rund um Modellierung und Simulation.

Materialdatenkarte anfordern

Finite-Elemente-Methode: Entwicklung von Kohäsionszonenmodellen für 3M™ Klebstoffe und Klebebänder

  • Mann an einem Schreibtisch
    Was ist eine Finite-Elemente-Analyse?
    • Die Finite-Elemente-Modellierung ist ein Werkzeug, das Ingenieure bei der Konstruktion von Produkten in jeder Branche einsetzen. Ein Ingenieur erstellt eine dreidimensionale Darstellung einer Baugruppe mit der Finite-Elemente-Software und definiert jedes Material von Interesse.

      Um Simulationen zur Leistungsvorhersage durchführen zu können, definiert das 3D-Modell die Geometrien der Teile, ihre Beziehung zueinander und ihre Materialeigenschaften. Diese Eigenschaften sind für Metalle, Kunststoffe und andere technische Standardmaterialien gut definiert.

      SETZEN SIE SICH MIT UNS IN VERBINDUNG


  • Finite-Elemente-Analyse zur Bewertung von Klebeverbindungen für Schienenfahrzeuge

    Im Gegensatz zu Metallen sind Haftklebestoffe viskoelastisch und ihre Eigenschaften sind frequenz- und temperaturempfindlich. Dies erfordert fortschrittliche Tests, um Daten zu erstellen, die beschreiben, wie das mechanische Verhalten unter verschiedenen Lasten, Temperaturen, Geometrien usw. sein wird.

    3M ist einzigartig positioniert, um diese frequenz- und temperaturempfindlichen Materialien zu charakterisieren und sie in einem Format bereitzustellen, das mit einer Vielzahl von Finite-Elemente-Modellierungssoftware kompatibel ist. Diese Materialmodelle können zur Vorhersage des mechanischen Verhaltens in einer Finite-Elemente-Analyse verwendet werden.
    Konventionelle mechanische Eigenschaften, wie Elastizitätsmodul und Poisson-Zahl, selbst wenn sie bei relevanten Raten und Temperaturen ermittelt werden, erfassen das Verhalten der Haftklebestoffe nicht genau. Aus diesem Grund hat 3M Materialdatenkarten (MDCs) entwickelt, die für gängige 3M Materialien in einem gebrauchsfertigen Format für zahlreiche kommerziell erhältliche FEA-Softwareanwendungen zur Verfügung stehen.

    Derzeit können wir eine MDC für jeden 3M Haftklebstoff anbieten, in einem Format, das mit Abaqus, ANSYS MAPDL, ANSYS Workbench und LS Dyna kompatibel ist.


Violetter Herobanner mit der Zeichnung eines Zuges

Webinar zur Finite-Elemente-Analyse

3M Webinar für Zulieferer von Bahnherstellern.

Von der experimentellen Charakterisierung zur computergestützten Modellierung und Simulation

MELDEN SIE SICH AN, UM AN DIESEM WEBINAR TEILZUNEHMEN
  • Finite-Elemente-Methode (FEM): Vorausschauende Ermüdungs- und Haltbarkeitsanalyse

    Oft können anspruchsvolle ingenieurtechnische Probleme nicht analytisch gelöst werden, während Tests an realen Bauteilen meist zeit- und kostenintensiv oder einfach zu schwierig durchzuführen sind. Dies gilt insbesondere für die Bewertung der strukturellen Integrität ganzer Triebwagen, Waggons oder großer Teilkomponenten davon.

    Mit zunehmender Computerleistung können jedoch numerische Simulationsverfahren, wie z. B. die Finite-Elemente-Methode (FEM), zur näherungsweisen Lösung von technischen Problemen eingesetzt werden. Die FEM ist die am weitesten verbreitete numerische Methode zur Lösung partieller Differentialgleichungen im Zusammenhang mit technischen Problemen, die sonst nicht lösbar wären. Die FEM unterteilt ein großes System in kleinere, einfachere Teile, die als finite Elemente bezeichnet werden. Die Untersuchung oder Analyse eines Phänomens mit FEM wird oft als Finite-Elemente-Analyse (FEA) bezeichnet.

    Die FEA ist heute ein etabliertes und unverzichtbares Analysewerkzeug für technische Berechnungen in vielen Disziplinen innerhalb und außerhalb von 3M. Mit Hilfe der FEM und entsprechender Vereinfachungen und Annahmen können auch sehr komplexe Strukturen, wie z. B. ganze Schienenfahrzeuge, auf ihre strukturelle Leistungsfähigkeit, Integrität und Kollisionssicherheit bewertet werden, wie es die Industrienormen DIN EN 12633 (Strukturelle Anforderungen bei Wagenkästen von Schienenfahrzeugen) und DIN EN 15227 (Anforderungen an die Kollisionssicherheit bei Wagenkästen von Schienenfahrzeugen) fordern. Eine weitere wichtige Industrienorm, die sich speziell der Verklebung von Schienenfahrzeugen und -teilen widmet, ist die DIN 6701, siehe [1], die aus vier Teilen besteht. Der dritte Teil, DIN 6701- 3, befasst sich speziell mit Richtlinien für die Konstruktion, Entwicklung und Beurteilung von Klebverbindungen an Schienenfahrzeugen.

    Es ist eine Festigkeitsbewertung für den Klebstoff erforderlich, die mit Hilfe von FEA durchgeführt werden kann. In einem allgemeineren Sinne ist dies auch Teil der neuen Norm DIN 2304-1, siehe [2], die nicht auf die Bahnindustrie beschränkt ist. All dies ist der Schlüssel zur weiteren Etablierung von Klebetechnologien in der Bahnindustrie und trägt dazu bei, Multimaterialkonstruktionen und Leichtbau zu ermöglichen, wie sie im Projekt ULWAK, an dem 3M beteiligt war, untersucht wurden, siehe [3].

    Unter dem Gesichtspunkt der Computereffizienz ist es möglich, die Haftfestigkeitsbewertung für dicke (d. h. größer als 1,5 mm) gummiartige elastische Verbindungen durchzuführen. Aufgrund der enormen Unterschiede in den Abmessungen der Wagenkomponenten und der Klebedicken ist es jedoch fast unmöglich, die Haftfestigkeitsbewertung für dünne (d. h. weniger als 1,0 mm dicke) Klebungen gleichzeitig mit einer akzeptablen Elementauflösung über die Klebedicke durchzuführen. Eine der Herausforderungen ist die Übertragung der Lasten und Randbedingungen vom Gesamtsystem auf ein kleineres Teilsystem.


Grüner Herobanner mit dem Deckblatt des Whitepapers

Finite-Elemente-Analyse-Whitepaper

Klicken Sie unten, um unser Whitepaper zur Finite-Elemente-Analyse herunterzuladen. Das Whitepaper ist in 6 Schlüsselbereiche unterteilt: Einführung, Tie-Breaks, Kontinuumsmodellierung, Kohäsionszonenmodellierung, Modellvalidierung und Schlussfolgerung.

JETZT FEA-WHITEPAPER HERUNTERLADEN (PDF, 935 KB)
  • Definition eines geeigneten Materialmodells

    Eine weitere Herausforderung ist die Definition eines geeigneten Materialmodells für den Klebstoff. Um verlässliche Ergebnisse mittels FEA zu erhalten, ist es entscheidend, genaue Modelle für alle am Problem beteiligten Materialien zur Verfügung zu haben. Solche Materialmodelle, manchmal auch als Materialdatenkarten bezeichnet, beschreiben das mechanische Verhalten des realen Materials und erfassen idealerweise die wichtigsten physikalischen Effekte, die durch geeignete Tests und Charakterisierung der Materialien identifiziert wurden.

    Jedes Finite-Elemente-Modell erfordert ein kalibriertes Materialmodell für alle zu simulierenden Materialien. Zur Ermittlung der erforderlichen Materialparameter können verschiedene Techniken verwendet werden. Alle diese Techniken erfordern experimentelle Testdaten und die Auswahl eines geeigneten Materialmodells. Es folgt ein Verfahren zur Bestimmung der Parameter für das Modell aus den experimentellen Daten, d. h. die Kalibrierung, Verifizierung und Validierung des Modells in Bezug auf die experimentellen Daten. Die Validierung kann auf der Grundlage eines T-Schälversuchs oder eines einzelnen Zugscherversuchs erfolgen. Nach der Fertigstellung schneidet das Modell unter den getroffenen Annahmen gut ab.

    Das globale technische Support-Team von 3M unterstützt Sie gerne mit Antworten auf Ihre Fragen rund um Klebstoffcharakterisierung, Modellierung und Simulation. Wir haben hochmoderne Test- und Simulationsmöglichkeiten für strukturelle und druckempfindliche Klebstoffe entwickelt, die es uns ermöglichen, Leistung, Schäden, Versagen, Einfluss auf die Schwingungsdämpfung (NVH) für die Reduzierung von Radgeräuschen, siehe [4], und viele andere Anwendungen zu modellieren und vorherzusagen.


Oranges „Registrieren Sie sich für unsere Webinare“-Banner

Registrieren Sie sich für unsere Webinare

Klicken Sie auf den unteren Button, um sich für unsere Webinare zu Bahnindustrielösungen anzumelden:

  • Neue Industrienormen und Technologien
  • Neue Designlösungen für die Bahnindustrie
  • Treffen Sie die Experten aus unserem 3M Rail Industry Team
MELDEN SIE SICH FÜR UNSERE 3M WEBINARE RAIL INDUSTRY SOLUTIONS AN
Setzen Sie sich mit uns in Verbindung.

Wir beantworten Ihre E-Mail-Anfragen an Werktagen innerhalb von 24 bis 48 Stunden.

Egal, ob Sie eine Frage zu Ihren Herausforderungen im Bahndesign, zu Produkten, Versuchen, Preisen, Mustern, Vertriebspartnern oder etwas anderem haben, unser Team ist bereit, Ihre Fragen zu beantworten. Setzen Sie sich mit uns in Verbindung.

  • Vielen Dank für Ihre Anfrage an 3M. Die Informationen, die Sie in diesem Formular angeben, werden verwendet, um Ihre Anfrage per E-Mail oder Telefon zu beantworten oder Sie bei Rückfragen zu Ihrer Anfrage zu kontaktieren.

  • Alle Felder sind Pflichtfelder, sofern nicht anders gekennzeichnet.

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  • 3M takes your privacy seriously. 3M and its authorized third parties will use the information you provided in accordance with our Privacy Policy to send you communications which may include promotions, product information and service offers. Please be aware that this information may be stored on a server located in the U.S. If you do not consent to this use of your personal information, please do not use this system.

  • Senden Senden

Vielen Dank für Ihre Anfrage.

Ein Experte/eine Expertin aus dem Bereich Schienenfahrzeugbau wird sich kurzfristig melden. 

Es tut uns leid,

es gab einen Fehler bei der Übertragung. Bitte versuchen Sie es erneut.