Systemanalyse

Systemanalysen auf Basis der FEM spielen insbesondere dann eine wichtige Rolle, wenn Tests am realen Bauteil nicht oder nicht wirtschaftlich durchführbar sind.

Mit der Simulation komplexer Systeme sind besondere Herausforderungen verknüpft. Um eine ausreichende Genauigkeit der Analysen zu erreichen, muss eine große Anzahl an Freiheitsgraden berücksichtigt werden. Durch die Anwendung von Reduktionsverfahren lässt sich die Größe eines FEM-Modells drastisch senken. Bei der PWT können zum Beispiel große Systeme unter Anwendung der dynamischen Kondensation so stark reduziert werden, dass auf Komponentenmodellen basierende Baugruppen effizient untersucht werden können.

Die Basis der Kondensierung bilden detaillierte FEM-Netze der Komponenten, die durch Anwendung numerischer Verfahren zu so genannten Superzellen reduziert werden. Im Anschluss an die Reduktion erfolgt die Integration der einzelnen Zellen zum System, das dann unterschiedlichen Analysen zugeführt werden kann. Auf diese Weise bietet die Systemanalyse die virtuelle Umgebung zur Validierung des auf Komponentenebene entwickelten Produktdesigns, zum Beispiel zur Überprüfung der System-Eigenfrequenzen. Falls notwendig, erlaubt die anschließende Expansion der Berechnungsergebnisse in die ursprünglichen Komponentenmodelle eine detaillierte Bewertung bis hin zur Bewertung von lokalen Spannungen.

Die Systemanalyse ist das Bindeglied zwischen der Verifikation strukturmechanischer Größen auf Materialebene und der Überprüfung der Komponenteneigenschaften im Gesamtkontext des mechanischen Systems.