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Systemsimulation Simulation X 4.0 bringt die Praxis ins Modell

| Redakteur: Stefanie Michel

Simulation X 4.0, die neue Version der Softwareplattform für dynamische Systemsimulation von ESI, simuliert Maschinen und Anlagen nicht nur basierend auf Nenndaten sondern auch mit Toleranzen, Verschleiß und Fehlern.

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Mit Modellelementen aus der neuen Bibliothek Driving Maneuvers kann eine Fahrdynamiksimulation in Simulation X 4.0 durchgeführt werden.
Mit Modellelementen aus der neuen Bibliothek Driving Maneuvers kann eine Fahrdynamiksimulation in Simulation X 4.0 durchgeführt werden.
(Bild: ESI Group)

Die ESI Group veröffentlichte mit Simulation X 4.0 die neue Version der Softwareplattform für dynamische Systemsimulation. Ab dieser Version 4.0 lassen sich Fertigungstoleranzen, Alterung, Verschleiß und Komponentenausfälle systematisch in die Systemmodelle integrieren. Die neugestaltete Bedienoberfläche ermöglicht effiziente Arbeitsabläufe und einen schnellen Einstieg in die Welt der Systemsimulation. Neue Modell-Bibliotheken unter anderem zur Modellierung von Bowdenzügen und räumlicher Fahrdynamik erleichtern es Firmen, die Anzahl physischer Prototypen durch zeit- und kostensparende Simulationen zu reduzieren.

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Im Regelfall werden Systemsimulationen mit Nenndaten (as designed) ausgeführt. Das Verhalten real existierender Maschinen weicht jedoch beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen der einzelnen Bauteile in gewissem Maß vom Nennverhalten ab. Zusätzlich verändern Alterung und Verschleiß das Verhalten kontinuierlich über die Lebensdauer. Auch Ausfälle oder Fehlfunktionen einzelner Komponenten können einen signifikanten Einfluss auf die Maschine oder Anlage haben. Ob und wie stark sich solche Abweichungen auf das Verhalten der gesamten Maschine auswirken, hängt nicht nur vom konkreten Bauteil, sondern auch von der Systemarchitektur und dem Zusammenspiel aller Komponenten miteinander ab. Das neue Simulation-X-Modul „System Reliability Analysis“ stellt eine Lösung bereit, sowohl diskrete als auch zeitkontinuierliche Fehler systematisch und teilautomatisiert in Simulation-X-Modelle zu integrieren. Auf diese Weise lassen sich die Auswirkungen von Fehlern in verschiedenen Szenarien und über beliebige Zeiträume untersuchen.

1D-Simulation von Fahrzeugen kombiniert mit räumlichen Fahrdynamikmodellen

Das Verhalten des Antriebsstrangs, der Bremsen, der Federung und der Steuerungssysteme eines Fahrzeugs wird von der räumlichen Fahrdynamik beeinflusst. Um kostspielige Nachbesserungen an diesen Fahrzeugsystemen zu vermeiden und neue Fahrzeugmodelle in kürzester Zeit auf den Markt zu bringen, müssen diese Systeme bereits unter realistischen Bedingungen getestet werden. Seit vielen Jahren in der Entwicklung und dem virtuellen Test solcher Systeme bewährt, enthält Simulation X nun eine Bibliothek mit auf Mehrkörpersystemen basierenden Fahrzeugmodellen, Fahrmanövern und Fahrerverhalten. Damit lässt sich die räumliche Fahrdynamik (translatorische/rotatorische Bewegung und Beschleunigung) virtuell abbilden und deren Wechselwirkung mit 1D-Modellen von Fahrzeugsystemen bewerten. Diese Modelle eignen sich für Echtzeitanwendungen und sind laut Hersteller so gestaltet, dass sie mit einem Minimum an Eingangsparametern das Fahrzeugverhalten hinreichend genau abbilden.

Simulation präziser und komplexer Bowdenzüge beschleunigt

Bowdenzüge sind komplexe Bauteile und werden für Anwendungen verwendet, die höchste Präzision erfordern. Denkt man zum Beispiel an Endoskope oder Roboter für die Endochirurgie, müssen über Seilzüge hochgenaue Bewegungen und exakt definierte Kräfte übertragen werden. Auch in Autos sind komplexe Bowdenzugsysteme verbaut, die höchsten Anforderungen genügen müssen.

Diese unter wechselnden Randbedingungen zuverlässig zu beherrschen, stellt jedoch eine bisher nur mit hohem Aufwand lösbare Aufgabe dar. So verändern Bowdenzüge ihre Form und Lage, sobald durch sie Kräfte übertragen werden. Darüber hinaus führt das von vielen Faktoren abhängige Reibungsverhalten zwischen Kabel und Hülle zu ungewollten Effekten beim Übertragen von Kräften und Bewegungen. Diese Nichtlinearitäten der Spielhysterese stellen Ingenieure besonders bei präzisen Bewegungen, wie sie in der Medizintechnik oder für Schließmechanismen erforderlich sind, vor große Herausforderungen, insbesondere beim Entwickeln der Steuerung.

Ausführliche Beschreibung weiterer Neuerungen in Simulation X 4.0.

Bisher sind solche Untersuchungen nur mit sehr zeit- und rechenaufwändigen Finite-Elemente-Methoden virtuell durchführbar. Mit dem in Simulation X 4.0 neuen Modul „Bowdenzüge“ lassen sich solche Analysen und Entwicklungsaufgaben in deutlich kürzerer Zeit mit handelsüblichen Desktop-Computern durchführen, so der Hersteller. Hierbei ist die Simulation nicht auf den bloßen Bowdenzug beschränkt, sondern bezieht die Umgebung, die An- und Abtriebe sowie die Steuerung mit ein.

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