Project References

You are here:  References  ›  Project References

Schweißnahtberechnung bei voestalpine VAE

ANSYS HPC und Submodeling für ein Schienenbefestigungssystem

Schweißnahtberechnung bei voestalpine VAE

Aufgabe

voestalpine VAE hat sich seit über 160 Jahren als globaler Markt- und Technologieführer bei Weichensystemen für Bahnen, Metros und Straßenbahnen etabliert. In Forschung und Entwicklung setzt das Unternehmen auf moderne Simulationslösungen. Die Ingenieure sollen möglichst schnell viele Varianten durchrechnen können und somit auch ein tieferes Designverständnis entwickeln. Die Ergebnisqualität sollte darunter aber nicht leiden. Bei der Berechnung eines Schienenbefestigungssystems suchten die Ingenieure eine Möglichkeit, die R1MS-Methode für die Bewertung lokaler Spannungsverhältnisse einer Schweißnaht bei Submodellen mit Volumenelementen durchführen zu können

Lösung

Bei der Berechnung eines Schienenbefestigungssystems kam ein bekannter Zielkonflikt zum Tragen: obwohl das Modell sehr groß war, sollte die Schweißnaht entlang der Biegung trotzdem möglichst genau und schnell ausgewertet werden, um die zyklische Beanspruchung möglichst genau zu diagnostizieren. Eine zu grobe Vernetzung hätte zu einer ungenauen Auswertung der Spannungen geführt, ein ausreichend feines Netz hingegen benötigt zu lange Rechenzeit.

Deshalb wurde auf die in ANSYS integrierte Submodell-Technik zurück gegriffen. Die komplexe Geometrie wird dabei auf zwei Modelle unterteilt: ein grob vernetztes Gesamtmodell, plus ein zweites, fein vernetztes Submodell für genaue Spannungsergebnisse im kritischen Bereich der Schweißnaht. So konnte gezielt der Bereich mit der höchsten Belastung mit der R1MS-Methode untersucht werden und die Auslastung bei zyklischer Beanspruchung eruiert werden. Da sich die Submodell-Technik mit HPC (High Performance Computing) kombinieren lässt, lag die Antwortzeit bei einem Modell mit 1,6 Millionen Elementen bei nur acht Minuten.

Nutzen für den Kunden

Die Ingenieure von voestalpine VAE nennen Zeitersparnis, schnell verfügbare Ergebnisse und erweitertes Designverständnis als Hauptnutzen der Submodell-Technik und des HPC-Einsatzes. Zusätzlich wird der praktische Workflow hervorgehoben.

Durch die parallele Nutzung von Prozessoren konnten simultane Berechnungen von verschiedenen Designvarianten in kurzer Zeit durchgeführt werden. Das Verständnis für die Zusammenhänge, wie sich die Schweißverbindungen in unterschiedlichen Belastungssituationen verhalten, wurde durch den Einsatz der ANSYS Simulationssoftware erhöht. Da die Submodell-Technik benutzerfreundlich und ohne Scripting direkt einsetzbar ist, kann ein effizienter Workflow genutzt werden.

Anwendungsfall_voestalpine_vae.pdf

Produkte
ANSYS