Modellierung und Simulation

In der Automobilindustrie ersetzen numerische Simulationen zeitaufwendige, ressourcen- und kostenintensive Crashtests. Die aus experimentellen Untersuchungen abgeleiteten Erkenntnisse über Werkstoffe und Bauteilstrukturen werden dabei im Fahrzeugmodell numerisch getestet, um prognosefähige Aussagen über die auftretenden Belastungen im Crashfall treffen zu können. Gerade im Bereich der Versagenssimulation von Faserverbundstrukturen (zum Beispiel faserverstärkten Kunststoffen oder textilen Werkstoffen) wird durch die Berücksichtigung der Orientierungsabhängigkeiten in der Materialmodellierung und deren Einfluss auf das Werkstoffverhalten ein hoher Grad an Komplexität erreicht. 

Das Fraunhofer EMI entwickelt und implementiert Werkstoff- und Versagensmodelle, die in Crash- und Prozesssimulationen eingesetzt werden. Hierbei werden die Einflüsse von Fertigungsprozessen auf Komponentenverhalten in dynamischen Lastfällen berücksichtigt. 

Neben einer physikalisch einwandfreien und validen Ableitung von Materialkennwerten für sämtliche Materialmodelle aus den gängigen kommerziellen Finite-Elemente-Codes bietet Ihnen das Fraunhofer EMI auf Ihren Werkstoff maßgeschneiderte Softwarelösungen und Berechnungsverfahren. Wir entwickeln für Sie existierende Modelle weiter und formulieren, basierend auf dem neuesten Stand der Forschung, auch neue Materialbeziehungen, die wir in den von Ihnen genutzten FE-Code implementieren. 

Anforderungsspezifisch

• Quasistatisch bis hochdynamischer Dehnratenbereich
• Berücksichtigung von nicht-linearen, anisotropen, viskosen und plastischen Eigenschaften
• Erfassung und Beschreibung des Schädigungs- und Versagensverhaltens
• Crashsimulation von Komponenten und Bauteilen bis hin zu ganzen Fahrzeugen
• Simulation von Fluid-Struktur-Wechselwirkungen bei ausgewählten Materialien (zum Beispiel Luftströmung in offenen Schäumen, Wasserhaushalt in biologischen Geweben) 

Werkstoffunabhängig unter anderem

• Metalle
• Polymere
• Verbundwerkstoffe (zum Beispiel CFK/GFK, Laminate)
• Keramiken 

Strukturunabhängig unter anderem

• Werkstoffe, Komponenten, Subsysteme
• Schäume, Textile Strukturen (zum Beispiel Airbags, Sicherheitsgurte, Sitzbezüge, Nahtverbindungen), Waben (zum Beispiel Honeycomb-Strukturen)
• Fügeverbindungen (zum Beispiel Kleben, Schweißen, Löten, Nähte)
• Geometrischer Einfluss auf Bauteilverhalten (zum Beispiel Sollbruchstellen)
• Batterien/Batteriegehäuse

Softwareübergreifend

• Kommerzielle Finite-Elemente-Codes (SIMULIA Abaqus, ANSYS LS-DYNA, ESI PAM-CRASH, COMSOL Multiphysics)
• Eigene Simulationssoftware (SOPHIA, APOLLO)
• Optimierung (LS-OPT)
• Datenanalyse und Auswertung (OriginLab Origin, Wolfram Mathematica, GOM ARAMIS, Mathworks MATLAB)
• Berücksichtigung des Einflusses von Fertigungsprozessen auf das Materialverhalten (zum Beispiel MOLDFLOW)
• Einsatz von positionierten virtuellen Menschmodellen zur Bewertung von spezifischen Verletzungsrisiken im Crashfall (Toyota THUMS, Elemance GHBMC, OpenHBM ViVA, Oasys PRIMER)

Entwicklung von Tools zur Unterstützung bei der Kalibrierung und Modellierung

• Aufbereitung dynamischer Messdaten (DRCONST)
• Mapping von Materialvorzugsrichtungen
• Modellierung flexibler Protektoren und textiler Kleidungsstücke auf beliebigen Körperoberflächen