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Unsere Leistungen im Überblick

Warum Sie DESIGNTEC als euer FEM-Dienstlester wählen sollten

FEA-Beratungsprojekten erfolgreich abgeschlossen

Kunden aus Deutschland und Österreich

Haben Sie darüber nachgedacht, Simulationen zur Unterstützung des Projektfortschritts einzusetzen?

Wir sind in der Lage, Ihnen Lösungen in einem breiten Spektrum von Physik und Branchen anzubieten.

FEM – Ansatz für optimales und sicheres Design

FEM-Analysen und numerische Simulationen sind ein integraler Bestandteil des Produkt- und Strukturentwicklungsprozesses in verschiedenen Branchen. Vorteile der FEM-Berechnungen:

  • Prüfung und Bewertung der strukturellen Integrität, Ermüdungsfestigkeit und Dauerhaftigkeit vor der Herstellung,
  • die Kenntnisse über das Verhalten von Bauwerken unter realen Bedingungen zu erweitern,
  • Minimierung der Materialkosten und Maximierung der Produktleistung (virtuelle Produktentwicklung),
  • Verkürzung der Produktentwicklungszeit und time-to-market,
  • die teure Herstellung und Erprobung physischer Prototypen zu reduzieren.

Die FEM-Simulation, die in der Technik bei einem breiten Spektrum komplexer technischer Probleme angewandt wird, ist ein Werkzeug zur Bewertung von Strukturen und Systemen, das eine genaue Vorhersage der Reaktion eines Bauteils unter einer bestimmten Lastbedingung ermöglicht und die Zuverlässigkeit sowie die Haltbarkeit des Produkts oder der Struktur nachweist.

Der Einsatz moderner FEM-Simulationen hilft enorm, Ihre Kosten zu minimieren, das Produkt oder die Struktur zu verbessern und damit Ihre Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten und zu steigern.

  • Virtuelle Produktentwicklung & Optimierung

    Virtuelle Produktentwicklung & Optimierung

    Kombination von Anwendungen der Finite-Elemente-Methode und Optimierungstechniken für Ihre Kosteneinsparungen und die Verbesserung der Produktleistung.

  • Ermüdungsbewertung

    Ermüdungsbewertung

    DESIGNTEC hilft Ihnen bei der Vorhersage und Bewertung von Ermüdungsschäden an Ihren Strukturen oder Produkten in Übereinstimmung mit den geltenden Normen und Industriestandards

Unsere FEM-Berechnung Dienstleistung im Detail

Statik und Stress-Analyse

Unsere Ingenieurbüro bietet FEM-Berechnungen für Kunden an, die eine statische Auslegung komplexer Strukturen benötigen, bei denen Standardtechnologien für die Analyse und Erklärung der Bedingungen und des Verhaltens einer zivilen Struktur oder eines mechanischen Geräts unzureichend sein können.

FE-Analysen können effektiv eingesetzt werden, um die strukturelle Integrität einzelner Komponenten sowie die Leistung der gesamten Struktur unter Betriebs- und Extrembedingungen zu untersuchen. Die statische Strukturanalyse kann für den Entwurf im Grenzzustand oder für die fortgeschrittene Modellierung des realen Strukturverhaltens unter extremen Belastungsbedingungen verwendet werden, bei denen das nichtlineare Verhalten der Strukturkomponenten eine entscheidende Rolle spielt. In solchen Fällen gibt die nichtlineare FE-Analyse Aufschluss über mögliche Versagensmechanismen und hilft bei der Verbesserung der strukturellen Leistung.

Es gibt viele physikalische Aspekte, die während des Simulationsprozesses berücksichtigt werden können:

  • Geometrische Nichtlinearitäten (geometrische Steifigkeit, große Verschiebungen, große Dehnungen).
  • Material-Nichtlinearitäten (Metalle, Kunststoffe, Gummi, Schaumstoffe, Verbundwerkstoffe, Flüssigkeiten, Stahlbeton, faserverstärkter Beton, Holz, Boden und Fels). Verbundstofflaminate mit Definition pro Lage.
  • Umfassende Versagens- und Ertragsmodelle. Zeit-, geschwindigkeits- und temperaturabhängige Materialeigenschaften.
  • Nichtlineares Kontaktverhalten.
  • De-Laminierung, Rissausbreitung.
  • Lineare und nichtlineare Stabilitätsanalyse unter Berücksichtigung struktureller Unvollkommenheiten.
  • Material Kriechen und Schwinden.

Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen:

  • Lineare und nichtlineare Analyse von Ingenieurbauwerken und mechanischen Konstruktionen.
  • Strukturanalyse von geschweißten (EC3, FKM-Standard) und geschraubten (FKM-Standard, SpaceBolt / A-Bolt) Strukturen.
  • Boden-Bauwerk-Interaktion.
  • Simulation der nichtlinearen Reaktion von Materialien, Strukturen und Maschinen.
  • Tragfähigkeits- und Gebrauchstauglichkeitsnachweise für Stahl- und Stahlbetonkonstruktionen auf der Grundlage von FE-Analysen, Simulationen und experimentellen Prüfungen.
  • Geomechanische und geotechnische Simulationen.
  • Nichtlineares Verhalten von bewehrtem und faserverstärktem Beton.
  • Stabilität von Fels-/Bodenböschungen (Grenzgleichgewichtsmethoden, kontinuierliche und diskontinuierliche numerische Methoden).
  • Analyse der sequenziellen Konstruktion (Tiefbau, Geotechnik usw.).
  • Ober- und unterirdische Lagertanks.
  • Bewertung der strukturellen Sicherheit von Bauwerken, die einer Brandbelastung ausgesetzt sind.

Baudynamik und Schwingungen

Durch ein tiefes Verständnis des Strukturverhaltens unter dynamischer Belastung ist es möglich, die Betriebseffizienz eines Produkts zu verbessern, die Wahrscheinlichkeit von Ausfällen und Stillständen zu verringern und die Wartungskosten zu minimieren. Schwingungsanalysen und FEA-Techniken können effektiv eingesetzt werden, um die dynamischen Eigenschaften von Maschinen und Strukturen vor der Fertigung oder zur Fehlersuche bei installierten Systemen zu bewerten.

Die dynamische Strukturanalyse hilft, Resonanzeffekte und übermäßige Schwingungen der Struktur in der Entwurfsphase zu vermeiden. Um die strukturelle Integrität und die Gebrauchstauglichkeit aller strukturellen Komponenten zu gewährleisten, entwickeln wir abgestimmte Schwingungsdämpfer, passive Schwingungsisolatoren und aktive Schwingungskontrollsysteme. Darüber hinaus ist die Simulation von unfallbedingten dynamischen Bedingungen wie starkem Wind, Erdbeben, Fahrzeug-/Flugzeugaufprall oder Explosion
kann zur Untersuchung der strukturellen Integrität bei solchen Katastrophen verwendet werden.

Wir bieten Dienstleistungen im Bereich der Strukturanalyse an, die von einfachen Modalanalysen bis hin zu komplexen nichtlinearen instationären Analysen reichen.

Je nach physikalischem Problem gibt es weitere Analysemöglichkeiten:

  • Die Modalanalyse.
  • Harmonische Analyse (Resonanzprobleme).
  • Transiente dynamische Analyse linearer und nichtlinearer Systeme (zufällige Erregung, Impuls, bewegliche Lasten usw.).
  • Analyse des Antwortspektrums (Einpunkt- und Mehrpunktspektren).
  • Nichtlineare explizite Dynamik (kurzzeitige Ereignisse wie Aufprall, Absturz und Explosion).
  • Zufallsschwingungen und PSD.
  • Signalverarbeitung (DFT, FFT, Filterung)

Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen:

  • Analyse der von rotierenden Maschinen verursachten Schwingungen unter Betriebsbedingungen sowie beim An- und Abfahren.
  • Konstruktionen, die Windlasten ausgesetzt sind (seilgestützte Konstruktionen, Membrandächer, Türme und Masten, mehrstöckige Gebäude).
  • Fluid-Struktur-Interaktion und strömungsinduzierte Schwingungen (Pumpen, Rohrsysteme, Speicheranlagen).
  • Erdbebeningenieurwesen.
  • Versagens-, Ermüdungs- und Betriebsfähigkeitsanalysen von Maschinenkomponenten, Lagern, Plattformen, Böden, angeschlossenen Rohrleitungssystemen, elektronischen Geräten und anderen Hilfsmitteln.
  • Fehlerbehebung bei Strukturschwingungen (Änderung der Schwingungsquelle und -übertragung oder der Strukturmasse/-steifigkeit, Entwurf passiver und aktiver Schwingungsregelungssysteme, Schwingungsisolierung).
  • Fundamententwurf und Bodenstrukturanalyse für Dreh-, Hub- und Schlagmaschinen.
  • Vibrationskontrollsysteme für menschlichen Komfort, empfindliche Geräte und präzise Produktionsprozesse.
  • Seismische Auslegung von Anlagen und Maschinensystemen.
  • Rotordynamik-Analyse.
  • Flexible und starre Mehrkörperdynamik.

Thermische und hydraulische Analyse

Temperaturänderungen können erhebliche Auswirkungen auf das Verhalten von Maschinen und Strukturen haben und stellen oft einen entscheidenden Entwurfsaspekt dar, der im Entwurfsprozess und bei der Strukturanalyse berücksichtigt werden muss. Die thermische Analyse stellt die Simulation der Wärmeübertragung durch Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung dar, die zur Temperaturverteilung über eine Struktur oder ein System führt. Mit einer solchen Analyse lässt sich untersuchen, wie Wärme durch ein Material übertragen wird, wie sich das Temperaturfeld im Laufe der Zeit verändert und wie sich Temperaturänderungen auf das Verhalten einer Struktur auswirken.

DESIGNTEC bietet seinen Kunden hervorragende Dienstleistungen im Bereich der Grundwassermodellierung, einschließlich der Grundwasserströmung durch poröse/gerissene Medien, ungesättigte Strömung und Schadstofftransport. Wir verfügen über Erfahrung und Fachwissen in der Entwicklung fortschrittlicher numerischer Grundwasserströmungsmodelle für ein breites Spektrum von Anwendungen in den Bereichen Hydrogelogie, Geotechnik, Bergbau und Umwelttechnik.

Wir bieten unseren Kunden die Durchführung und Auswertung von thermischen und hydraulischen Analysen von einfachen stationären Problemen bis hin zu komplexen nichtlinearen instationären thermischen und hydraulischen Analysen.

Folgende Analysen werden berücksichtigt:

  • stationäre thermische Analyse
  • instationäre thermische Analyse
  • Konvektionsmodellierung
  • Strahlungsmodellierung
  • Thermisch-strukturelle Analyse
  • Darcy-Strömung in porösen Medien – Stationäre und instationäre ungesättigte Grundwasserströmung
  • Van-Genuchten-Retentionsmodell

Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen:

  • Entwurf und Optimierung von Wärmetauschern
  • Thermische Belastungen von Bauwerken (Brücken, Gebäude, etc.)
  • Simulation von Aufheiz- und Abkühlvorgängen von Ventilen, Pumpen, Druckbehältern und Reaktoren (inkl. Spannungsbewertung)
  • Simulation von Wärmedämmung und Hitzeschilden
  • Grundwasserfluss durch poröse/geklüftete Medien
  • Berechnung von Porendrücken, effektiven Spannungen und Sickerkräften, die sich aus der Grundwasserströmung durch Böschungen, Schwergewichtsdämme und deren Unterbau ergeben
  • Simulation von Schadstoff- und Schadstofftransport
  • Planung und Bewertung von Grundwasserschutzmaßnahmen – Dichtwände und Injektionen zur Entwässerung von Baugruben, um die Verlagerung von Verunreinigungen und den Hochwasserschutz zu verhindern

Multiphysik und Probleme mit gekoppelten physikalischen Feldern

Unsere Beratungsleistungen umfassen auch die Modellierung gekoppelter Probleme: Wärmetransport und Strömung im Untergrund (thermohydraulische Kopplung), mechanische Wechselwirkung zwischen Grundwasser und porösen/geklüfteten geologischen Medien (hydraulisch-mechanische Kopplung) oder die Kombination – thermohydraulisch-mechanische Kopplung. Diese fortschrittlichen Simulationstechniken können zur Untersuchung einer Vielzahl von geologischen Prozessen eingesetzt werden.

Folgende Analysen werden berücksichtigt:

  • Direkte Kopplung
  • Sequentielle Kopplung
  • Strukturell-thermisch
  • Fluid-Struktur-Interaktion (FSI)
  • Hydraulisch-Mechanisch
  • Thermo-Hydraulisch-Mechanisch
  • Stationäre / instationäre Probleme

Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen:

  • Geothermische Energie und geothermische Kraftwerke
  • Konsolidierungsmodellierung
  • Multiskalenmodelle zur Bewertung der CO2-Speicherung in geologischen Reservoiren
  • Böschungsstabilitätsanalyse mit Strömungskräften
  • Modellierung von thermohydraulisch-mechanischen Prozessen in der Nähe von Endlagern für radioaktive Abfälle

Bewertung und Überprüfung der Materialstärke

Die Tragfähigkeit und der Festigkeitsnachweis von neu entwickelten Konstruktionen, Geräten, Bauteilen und Komponenten muss nach standardisierten Verfahren und nach in Normen festgelegten Kriterien und geforderten Sicherheitsniveaus berechnet, bewertet und nachgewiesen werden.

Grundlage für die Beurteilung und den Nachweis sind die Beanspruchungen aus verschiedenen Belastungssituationen und deren gegenseitige Kombinationen, die auch in Normen und Standards festgelegt sind. Die Berechnungen dieser Beanspruchungen werden überwiegend mittels FE-Analysen durchgeführt, da mit dieser Strategie komplexe Geometrien und Betriebsbedingungen analysiert werden können.

Die Bewertung und der Nachweis beziehen sich nicht nur auf die strukturellen Beanspruchungen im Zusammenhang mit dem dauerhaften Verformungszustand bzw. dem Bruch, sondern auch auf die Ermüdungslebensdauer, d. h. den Nachweis der Dauerfestigkeit.

Entscheidende Bauteile, die einer besonderen Bewertung und Überprüfung bedürfen, sind Schraub- und Schweißverbindungen (siehe A-Bolt).

Bei vielen unserer Projekte haben wir die folgenden Standards und Normen als Grundlage für die Festigkeits- und Ermüdungsbewertung verwendet:

  • Palette der EuroCodes und DIN-Normen
  • FKM-Richtlinie
  • VDI 2230, ECSS-HB-32-23
  • CSN und Sonstige

Referenz projekte