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Simulation des Falltests einer Wärmebildkamera

Explizite Simulation mit ANSYS LS-DYNA

Simulation des Falltests einer Wärmebildkamera

Aufgabenstellung

Mit der Wärmebildkamera von Dräger, die für den Einsatz bei der Feuerwehr entwickelt wurde, werden die Orientierung und das Auffinden von Personen am Einsatzort erleichtert. Dies gilt insbesondere bei schwierigen Sichtverhältnissen durch Feuer, Rauch und Dunkelheit. Beim Einsatz wird die Kamera häufig Stoßbelastungen ausgesetzt. Trotz einer schützenden Gummi-Ummantelung muss das Kunststoffgehäuse der Wärmebildkamera starken mechanischen Belastungen standhalten.

Lösung

Um zu überprüfen, ob die Kamera den hohen Anforderungen entsprechen kann, wurde ein Fall aus zwei Metern Höhe mit der Software ANSYS LS-DYNA simuliert (drop test). Die mit der expliziten Simulation ermittelte Belastung im Gehäuse während des Aufprallzeitraumes wurde für fünf verschiedene Fallpositionen analysiert. Die Modellierung des komplexen Innenlebens der Kamera erfolgte mit Starrkörpern, und zwar unter Berücksichtigung der realen Schwerpunkte, Massenträgheiten und den möglichen Kontaktsituationen.
Für die Gummi-Ummantelung ist ein hyperelastisches Materialmodell zur Abbildung großer Deformationen zum Einsatz gekommen. Das Kunststoffgehäuse wurde mit Tetraedern mit Rotationsfreiheitsgraden vernetzt, die für eine gute Approximation der Steifigkeit sorgen und gleichzeitig die Vernetzung von aufwändigen Spritzguss-Bauteilen ermöglichen.

Nutzen für den Kunden

Durch die explizite Simulation eines Falltestes konnten folgende Vorteile erzielt werden:
  • eine einfache und kostengünstige Vorhersage des Deformationsverhaltens für verschiedene Aufprallpositionen,
  • die schnelle Identifizierung von hochbelasteten Bereichen, und
  • die Erstellung einer belastungsangepassten Geometrie anhand von einfach zu realisierenden Variantenstudien.


CADFEM_Anwendungsfall_Draeger-2014-05-14_01.pdf

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