Übersicht
DESIGNTEC entwickelte die ACT Extension FEMFAT innerhalb von ANSYS für unseren Kunden Engineering Center Steyr GmbH & Co KG. ECS ist der Entwickler von FEMFAT – einem Softwareprogramm für die Ermüdungsanalyse von statisch und/oder dynamisch belasteten Komponenten oder kompletten Systemen. Die Module von FEMFAT ermöglichen die Analyse der Ermüdungslebensdauer oder der Dauersicherheit von Bauteilen, die einer proportionalen Belastung, einer mehrachsigen Belastung im Zeit- oder Frequenzbereich oder einer Kombination aus thermischer und mechanischer Belastung ausgesetzt sind.
Konferenzpräsentation über die Entwicklung von ANSYS ACT Extension
Aufgabe
FEMFAT verfügt bereits über eigene Schnittstellen zur Verarbeitung von Spannungsergebnissen aus häufig verwendeten Softwaretools zur FE-Analyse. Es gibt jedoch kein automatisiertes Verfahren für die Abwicklung des Datenaustauschs, und der Benutzer muss zwei unabhängige Softwareumgebungen verwenden. Diese Art der Nutzung bringt Ineffizienz in den automatisierten Produktentwicklungsprozess, der typischerweise parametrische CAD-Modelle, FE-Analysen, Ermüdungsbewertung und Optimierung umfasst.
Das Ziel des Projektes war die nahtlose Integration von FEMFAT in die Simulationsumgebung von ANSYS. Damit wird die Ermüdungsbewertung zu einem Standardbestandteil eines automatisierten Simulationsablaufs.
Implementierung und eingesetzte Technologie
ANSYS Simulationssoftware bietet mit ACT (Application Customization Toolkit) ein leistungsfähiges Paket von Werkzeugen, die es dem Anwender ermöglichen, ANSYS Produkte anzupassen. ACT bietet einen einfachen Zugang zu den Hauptkomponenten der ANSYS Produkte über eine IronPython oder C# Programmierumgebung. Der Entwickler kompiliert eine ACT-Erweiterung aus dem Quellcode und gibt sie anschließend an andere ANSYS-Benutzer weiter.
ACT wurde für die Integration von FEMFAT in beide ANSYS-Umgebungen verwendet: ANSYS Workbench (Integration in die Simulationsabläufe) und ANSYS Mechanical (Integration in die Umgebung für die Strukturanalyse). In der Workbench-Umgebung können benutzerdefinierte Analysesysteme auf der Grundlage der von ACT bereitgestellten vordefinierten Vorlagen definiert werden. Diese Vorlagen können leicht angepasst und in den Prozessablauf integriert werden. Die Workflow-Callbacks von benutzerdefinierten Analysesystemen müssen so programmiert werden, dass sie benutzerdefiniertes Verhalten ausführen, wie z. B. einen speziellen Datenaustausch, eine Anwendungssynchronisation oder den Aufruf eines externen Solvers. Das Beispiel eines Prozessablaufs mit FEMFAT-Systemen ist in Abbildung 3 dargestellt.
Das FEMFAT-Analysesystem, das in den Prozessablauf in Workbench integriert ist, wird automatisch zur Baumstruktur in der mechanischen Umgebung hinzugefügt. ACT-Objekte wurden in die Baumstruktur eingefügt, um dem Benutzer eine grafische Oberfläche für die Einstellung von Materialdaten, Zeitverläufen, Oberflächenbehandlung, Analyseeinstellungen sowie die Anzeige der Ergebnisse zu bieten. Wie auch für Analysesysteme im Workflow, so mussten auch für die ACT-Objekte in ANSYS Mechanical Callbacks programmiert werden, um bestimmte Aktionen, wie die Validierung von Benutzereingaben, die Anzeige von objektspezifischen Daten im Modell oder die Auswertung von Ergebnissen, durchzuführen. Die ANSYS Mechanical Umgebung mit dem integrierten FEMFAT ist in Abbildung 4 dargestellt.
Kundenvorteil
Die entwickelte ACT-Erweiterung, die FEMFAT vollständig in ANSYS integriert, verbessert die Effektivität und Bequemlichkeit des Simulationsprozesses für Ermüdungsanalysen erheblich. Die Erweiterung stellt ANSYS neue Analysesysteme zur Verfügung, die auf FEMFAT-Module aufbauen und dem automatisierten Simulationsworkflow hinzugefügt werden können. FEMFAT in ANSYS wertet die Ermüdungsergebnisse direkt als Schädigung oder Ermüdungslebensdauer aus, anstelle der traditionellen Bewertung auf der Grundlage von Spannungen. Sie können diese Ermüdungsergebnisse als Antworten in nachfolgenden parametrischen Studien verwenden. Mit Hilfe dieser ACT App können Sie die Ermüdungsanalyse einrichten und die Ermüdungsergebnisse in der ANSYS Mechanical Umgebung nachbearbeiten, ohne die traditionelle FEMFAT GUI zu benutzen.