Modalanalyse mit Creo

Modalanalysen in Creo Simulation Live und mehr!

Was sind Modalanalysen? Warum sind sie wichtig?


Modalanalysen zeigen, wie Strukturen schwingen (Eigenfrequenzen, Eigenmodenformen, Dämpfungsraten). Sie sind entscheidend für die Konstruktion robuster Strukturen, die Kontrolle von Schwingungen, für die Fehleranalyse, die Optimierung und die Produktentwicklung in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt oder der Automobilindustrie.

Wofür wird die Modalanalyse eingesetzt?

Modalanalysen dienen der Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Strukturen und mechanischen Systemen. Sie bestimmen Eigenfrequenz, Eigenmodenformen und Dämpfungsraten, welche für die Konstruktion robuster Strukturen, die dynamischen Kräften standhalten können, von entscheidender Bedeutung sind. Diese Analysen helfen, Schwingungen in Bereichen wie Luft- und Raumfahrt oder Automobilindustrie zu kontrollieren. Wenn Ingenieure Modi und Frequenzen verstehen, können sie Entwürfe optimieren, potenzielle Ausfallstellen identifizieren und sicherstellen, dass Produkte die Sicherheits- und Leistungsstandards erfüllen. Die Analysen spielen eine zentrale Rolle in der Produktentwicklung, liefern Erkenntnisse zur strukturmechanischen Integrität und helfen insgesamt bei der Verbesserung mechanischer Systeme für verschiedene Bereiche der technischen Entwicklung.

Vorteile von Modalanalysen

Modalanalysen bieten in der technischen Entwicklung entscheidende Vorteile. Sie verbessern die strukturmechanische Konstruktion, indem sie schwingungsbezogene Fehler verhindern und robuste Strukturen sicherstellen. In Bereichen wie Luft- und Raumfahrt oder Automobilindustrie helfen sie, Schwingungen zu kontrollieren und die Stabilität zu verbessern. Darüber hinaus liefern Modalanalysen wertvolle Erkenntnisse für die Fehleranalyse und tragen zur Optimierung der Entwurfssicherheit und -leistung in verschiedenen Bereichen der technischen Entwicklung bei.

Modalanalysen bieten in der technischen Entwicklung entscheidende Vorteile. Sie verbessern die strukturmechanische Konstruktion, indem sie schwingungsbezogene Fehler verhindern und robuste Strukturen sicherstellen. In Bereichen wie Luft- und Raumfahrt oder Automobilindustrie helfen sie, Schwingungen zu kontrollieren und die Stabilität zu verbessern. Darüber hinaus liefern Modalanalysen wertvolle Erkenntnisse für die Fehleranalyse und tragen zur Optimierung der Entwurfssicherheit und -leistung in verschiedenen Bereichen der technischen Entwicklung bei.

Verbesserte strukturmechanische Konstruktion

Modalanalysen sorgen für robuste Strukturen, indem sie Eigenfrequenzen und Eigenmodenformen identifizieren und somit schwingungsbezogene Fehler verhindern.

Modalanalysen sorgen für robuste Strukturen, indem sie Eigenfrequenzen und Eigenmodenformen identifizieren und somit schwingungsbezogene Fehler verhindern.

Schwingungskontrolle

Modalanalysen sind vor allem in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie entscheidend. Sie helfen Ingenieuren, Schwingungen zu kontrollieren, und sorgen für stabile und zuverlässige mechanische Systeme.

Modalanalysen sind vor allem in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie entscheidend. Sie helfen Ingenieuren, Schwingungen zu kontrollieren, und sorgen für stabile und zuverlässige mechanische Systeme.

Fehleranalyse und Optimierung

Modalanalysen liefern Erkenntnisse zu potenziellen Fehlern und tragen zur Optimierung der Sicherheit und Leistung in verschiedenen Bereichen der technischen Entwicklung bei.

Modalanalysen liefern Erkenntnisse zu potenziellen Fehlern und tragen zur Optimierung der Sicherheit und Leistung in verschiedenen Bereichen der technischen Entwicklung bei.

Modalanalyse für Konstruktionsingenieure

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Ingenieure können mit Creo Simulation Live Modalanalysen in ihren Konstruktionsprozess einbinden, um Komponenten anzupassen und so bestimmte Anforderungen zu erfüllen.

Bei der Einbeziehung von Simulationen in den Konstruktionsprozess geht es weniger darum, eine vollständige Palette von Simulationswerkzeugen mit voller Genauigkeit als Grundlage für Konstruktionsentscheidungen zu verwenden, sondern vielmehr darum, genaue und einfache Studien einzusetzen, die in Echtzeit arbeiten, während Teile des Entwurfs bearbeitet werden, sodass schnell beurteilt werden kann, ob etwas funktionieren wird oder nicht.

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Modalanalyse für Analytiker

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Verwenden Sie Modalanalysen, um die Eigenfrequenzen und Eigenmodenformen Ihres Modells zu berechnen. Sie können die Reaktionen auf die Eigenfrequenzen Ihres Modells, wenn es zeitabhängigen und/oder schwingenden/vibrierenden Lasen ausgesetzt ist, auch sehen, indem Sie eine beliebige dynamische Analyse durchführen: Zeit, Frequenz, stochastisch oder Stoß. Führen Sie eine Modalanalyse durch, wenn Sie mit Creo Ansys Simulation die Eigen- oder Resonanzfrequenzen (Eigenwerte) Ihres Modells berechnen möchten. Creo Ansys Simulation kann auch die relativen Verschiebungen der Geometrie berechnen, wenn das Modell in Eigen- oder Resonanzfrequenzen schwingt.

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Creo Simulation Live

Creo Ansys Simulation

Creo Ansys Simulation Advanced

Creo Simulation Live CSL mit der Power von Ansys bietet Ihnen Konstruktionshinweise dank Modalanalysen in Echtzeit. Creo Ansys Simulation CAS mit der Power von Ansys bietet Ihnen Modalanalysen in Echtzeit. Creo Ansys Simulation Advanced CASA mit der Power von Ansys bietet Ihnen alle Funktionen von CAS und mehr.

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Häufig gestellte Fragen zur Modalanalyse

Nachfolgend finden Sie einige Antworten auf häufig gestellte Fragen zur Modalanalyse.

Was sind Modalanalyse-Testmethoden?

Es gibt mehrere analoge Möglichkeiten, Tests für Modalanalysen durchzuführen. Wir nutzen jedoch den analytischen Ansatz mithilfe der Finite-Elemente-Analyse. Mithilfe von digitalen Methoden wird hierbei das dynamische Verhalten von Strukturen simuliert und analysiert. Dabei wird ein Finite-Elemente-Modell der Struktur erstellt und Bewegungsgleichungen werden gelöst.
Weitere Informationen finden Sie in diesem Support-Artikel.

Was versteht man im Kontext der FEA-Theorie unter einer Modalanalyse?

Im Kontext der Finite-Elemente-Analyse (FEA) versteht man unter der Modalanalyse eine numerische Methode zur Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Strukturen. FEA ist eine computergestützte Methode, die eine komplexe Struktur in kleinere, einfachere Elemente untergliedert, sodass Ingenieure ihr Verhalten unter verschiedenen Bedingungen analysieren und simulieren können. Modalanalysen, insbesondere in der Theorie der FEA, legen den Fokus auf die Extraktion von Eigenfrequenzen, Eigenmodenformen und Dämpfungsraten einer Struktur.

Nachfolgend finden Sie eine Übersicht über die Modalanalyse im Kontext der FEA-Theorie:

  • Finite-Elemente-Modell (FEM):
    • Eine Struktur wird in finite Elemente untergliedert, die durch Knoten miteinander verbunden sind.
    • Materialeigenschaften, Geometrie und Randbedingungen werden für jedes Element definiert.
  • Bewegungsgleichung:
    • Das dynamische Verhalten der Struktur wird durch Bewegungsgleichungen beschrieben. Dabei handelt es sich in der Regel um gewöhnliche Differentialgleichungen zweiten Ranges.
  • Eigenwertproblem:
    • Die Modalanalyse wandelt die gewöhnlichen Differentialgleichungen in ein Eigenwertproblem um, dessen Lösungen die Eigenfrequenzen (Eigenwerte) und Eigenmodenformen (Eigenvektoren) sind.
    • Die Eigenwerte repräsentieren die Frequenzen, mit denen die Struktur üblicherweise schwingt, und die Eigenvektoren stellen die zugehörigen Eigenmodenformen dar.
  • Lösen des Eigenwertproblems:
    • Numerische Methoden wie der Lanczos- oder QR-Algorithmus werden zur Lösung des Eigenwertproblems sowie zur Bestimmung der Eigenfrequenzen und Eigenmodenformen eingesetzt.
  • Postprocessing:
    • Sobald die Eigenwerte und Eigenvektoren feststehen, analysieren Ingenieure die Ergebnisse, um das dynamische Verhalten der Struktur zu verstehen.
    • Eigenfrequenzen geben die Schwingungsrate der Struktur ohne Randbedingungen an.
    • Eigenmodenformen stellen die räumliche Verteilung der mit jeder Eigenfrequenz verknüpften Schwingungen dar.
  • Dämpfungsrate:
    • Dämpfungsraten können ebenfalls bestimmt werden, um die Energiemenge zu ermitteln, die durch Schwingungen abgeführt wird.
  • Modale Überlagerung:
    • Modale Überlagerung ist ein Verfahren zur Darstellung der dynamischen Reaktion der Struktur als Kombination modaler Beiträge.
    • Dieser Ansatz vereinfacht die Analyse komplexer dynamischer Ladebedingungen.

Welche grundlegenden Arten der Modalanalyse gibt es?

Modal- und Beulanalyse sind bei der strukturmechanischen Konstruktion entscheidend, um die Dynamik und Stabilität eines Entwurfs zu beurteilen. Modalanalysen helfen, die Eigenfrequenzmodi von Schwingungen zu bestimmen, eine Grundvoraussetzung, um die Reaktion der Struktur auf dynamische Kräfte zu verstehen. Sie verarbeiten Starrkörperfälle automatisch und liefern Einblicke in Schwingungen ohne Randbedingungen. Beulanalysen hingegen werden benötigt, um die strukturmechanische Stabilität zu beurteilen, kritische Lasten zu identifizieren und instabile Durchschlagprobleme zu lösen. Durch die Bestimmung der Beullasten können Ingenieure sicherstellen, dass Entwürfe Kompressionskräften standhalten, ohne dass es zu katastrophalem Versagen kommt. In der Kombination tragen Modal- und Beulanalyse zur Optimierung von Strukturen, Vermeidung von Resonanzen und zur Sicherstellung der Stabilität unter verschiedenen Lastbedingungen bei.

Wie unterscheiden sich Creo Simulation Live (CSL), Creo Ansys Simulation (CAS) und Creo Ansys Simulation Advanced (CASA)?

Die Simulations-Software von PTC wurde speziell für Ingenieure entwickelt und verfügt über die vertraute Creo Benutzeroberfläche, ingenieurstechnische Terminologie und nahtlose Integration mit CAD- und CAE-Daten. Ihnen steht eine umfassende Struktur-, Wärme- und Schwingungsanalyse-Lösung mit umfassenden Funktionen für die Finite-Elemente-Analyse (FEA) zur Verfügung.

Wenn Sie während der Konstruktion Echtzeit-Feedback erhalten möchten, ist Creo Simulation Live mit der Power von Ansys die richtige Wahl. Sie definieren lediglich ein paar einfache Bedingungen und die Software erledigt den Rest. Die Ergebnisse werden in Echtzeit angezeigt, wenn Sie Funktionen bearbeiten oder erstellen. Workflows werden so komfortabler und schneller, und Konstruktionshinweise werden zu einem regulären Bestandteil Ihres Arbeitsalltags.

Wenn Sie während der Konstruktion eine umfassende Analyse Ihres Modells durchführen möchten, sollten Sie sich für Creo Ansys Simulation (CAS) oder Creo Ansys Simulation Advanced (CASA) entscheiden. Beide Lösungen dienen der Verfeinerung und Validierung von Konstruktionen. CASA bietet jedoch den zusätzlichen Vorteil, dass es Anwendungsfälle wie nichtlinearen Kontakt und nichtlineare Materialien unterstützt. Mit CASA können Sie strukturmechanische und thermische Analysen gleichzeitig durchführen.