Anwendbarkeit
Die Entwicklung von Speedyne zielt insbesondere auf die Anwendung von Falltestsimulationen ab - momentan wird das Produkt exklusiv für ausgewählte Industriekunden entwickelt. Weitere Anwendungsgebiete sind hier durchaus möglich.
Schnittstellen
Um Speedyne in gewohnte Prozesse integrieren zu können werden Schnittstellen zu ABAQUS, LS-DYNA und ANSYS bereitgestellt. Hierbei werden die gängigen Volumen/Schalen/Balken Elemente, sowie lineare, nichtlineare und nutzerdefinierte Material-definitionen unterstützt. Für die Auswertung der Ergegnisse steht wahlweiße eine Ergebnis-extraktion in die ABAQUS Output Database (.odb) zu Verfügung.
Idee
In dynamischen Kurzzeitanalysen, wie beispielsweise Crash- und Falltestsimulationen, kommen häufig explizite Zeitintegratoren zum Einsatz. Gegenüber impliziten Verfahren sind sie i.d.R. schneller, allerdings existiert für den Simulationszeitschritt eine kritische Obergrenze, bei deren Überschreitung das Zeitschrittverfahren instabil wird. Dieser kritische Zeitschritt wird hierbei maßgeblich von der kleinsten Elementgröße beeinflusst.
Durch die steigende Leistungsfähigkeit aktueller Rechenhardware besteht der Trend hin zu einer feineren Vernetzung, was wiederum eine Senkung des kritischen Zeitschrittes zur Folge hat. Durch Massenskalierung und Volumenviskosität kann der kritische Zeitschritt nur begrenzt erhöht werden, ohne den Fehler des Modells bzgl. der zugrundeliegenden Physik zu stark zu vergrößern.
Mit Speedyne verfolgt DYNARDO ein Entwicklungs-projekt, das den kritischen Zeitschritt um ein Vielfaches erhöht und so die Simulation deutlich beschleunigt. Die Idee ist, durch modale Zerlegung und Modellreduktion den kritischen Zeitschritt extrem zu erhöhen und gleichzeitig die grundlegenden Deformationsmoden, wenn auch mit wenigen Variablen, akkurat abzubilden. Modale Reduktion kann ungenau werden, wenn sich die Tangenten-steifigkeitsmatrix durch Nichtlinearitäten während der Simulation von der Anfangssteifigkeit abweicht. Bei vielen Anwendungen bezieht sich der größte Anteil der Nichtlinearitäten auf Starrkörper-rotationen, die durch eine Superposition mit einem MKS-Solver separat abgebildet werden können.
Automatischer Kontakt
Aufgrund des großen Zeitschrittes ist kein penaltybasierter Kontaktalgorithmus möglich. Dieser dominiert den kritischen Zeitschritt, da extrem große Strafparameter gewählt werden müssen. Im Rahmen von Speedyne wurden eine besondere Kontaktsuche implementiert, die auch tiefe Durchdringungen detektieren kann, und ein Algorithmus entwickelt, der Durchdringungen verhindert und gleichzeitig die Energie erhält. Darüber hinaus kann die Kontaktsuche voll- automatisch Kontaktflächen und Oberflächenkanten finden, ohne dass diese vom Nutzer spezifiziert oder geglättet werden müssen.
Projektstatus
Das Softwareprodukt Speedyne wird zur Zeit exklusiv für ausgewählte Industriekunden entwickelt. Voraussichtlich im Jahr 2010 wird Speedyne als kommerzielles Produkt uneingeschränkt Dritten zur Verfügung stehen.
Veröffentlichungen
Bucher, C.: Stabilization of explicit time integration by modal reduction; Trends in computational structural mechanics; W.A. Wall, K.-U. Bletzinger and K. Schweizerhof (Eds.); CIMNE; 2001; Barcelona; Spain
