Niet-lineaire berekeningen
Toepassingsgebied
Alle fysische processen zijn tot op zekere hoogte inherent niet-lineair. Bijvoorbeeld, bij het uitrekken van een elastiekje, wordt het moeilijker te trekken naarmate de doorbuiging toeneemt; of wanneer je een paperclip buigt, wordt een permanente vervorming bereikt. Verschillende van deze alledaagse toepassingen vertonen ofwel grote vervormingen en/of inelastisch materiaalgedrag. Indien geen rekening wordt gehouden met niet-lineair gedrag kan dit leiden tot productstoringen, veiligheidsproblemen en onnodige kosten voor de fabrikanten.
Niet-lineaire respons kan worden veroorzaakt door een van de vele karakteristieken van een product, zoals grote vervormingen en spanningen, materiaalgedrag of het effect van contact of andere niet-lineaire randvoorwaarden. In werkelijkheid vertonen vele structuren combinaties van deze verschillende niet-lineariteiten. Hexagon (MSC Software) biedt oplossingen die u helpen om nauwkeurig en efficiënt systemen te simuleren met één of meerdere niet-lineariteiten, met toepassingen in verschillende industrieën.
Kenmerken & mogelijkheden
Geometrische niet-lineariteit
Constructies waarvan de stijfheid afhankelijk is van de verplaatsing die zij kunnen ondergaan, worden geometrisch niet-lineair genoemd. Geometrische niet-lineariteit verklaart verschijnselen zoals de verstijving van een belaste vastgeklemde plaat en knik- of “doorklikgedrag” in smalle constructies of componenten. Zonder rekening te houden met deze geometrische effecten, kan een computersimulatie het werkelijke gedrag van de constructie niet voorspellen.
Verdraaiing van een balk
Buiging van een plaat verstijfd met balken
Materiële niet-lineariteit
Materiële niet-lineariteit verwijst naar het vermogen van een materiaal om een niet-lineaire stress-spanning (constitutieve) respons te vertonen. Elasto-plastic, hyperelastisch, verbrijzeling en scheurvorming zijn goede voorbeelden, maar dit kan ook temperatuur- en tijdsafhankelijke effecten omvatten, zoals visco-elasticiteit of visco-plasticiteit (kruip). Materiële non-lineariteit wordt vaak, maar niet altijd, gekenmerkt door een geleidelijke verzwakking van de structurele respons naarmate een toenemende kracht wordt uitgeoefend, als gevolg van een vorm van interne ontbinding.
Plaattekening
Orthodontische boogdraad gemaakt van Nitinol vormgeheugenlegering
Randvoorwaardelijke niet-lineariteit
Bij zeer flexibele componenten of assemblages met meerdere componenten kan door progressieve verplaatsing zelfcontact of contact tussen componenten onderling ontstaan. Dit leidt tot een specifieke klasse van geometrisch niet-lineaire effecten bekend als randvoorwaarde- of “contact”-niet-lineariteit. Bij randvoorwaardelijke niet-lineariteit kan de stijfheid van de constructie of de assemblage aanzienlijk veranderen wanneer twee of meer onderdelen met elkaar in contact komen of loskomen van het aanvankelijke contact. Voorbeelden zijn boutverbindingen, tandwielen en verschillende vormen van afdichtings- of sluitmechanismen.
Wrijvingskoppeling
Cilinderkopverbinding en pakking
Industriële toepassingen
- Lucht- en ruimtevaart / Defensie: landingsgestel, vleugelstructuren, fuselage, afdichtingen en slangen, plaatbewerking
- Automobielindustrie: aandrijflijn, banden, dichtingen en pakkingen, uitlaatsystemen, remmen, ophanging, versnellingscontact
- Elektronica: solderen, lassen, valtesten, afdichtingen, schakelaars en connectoren
- Energiesector: windturbinebladen, defecten aan composietbladen, tandwieltreinen, packers, blow out preventers, afdichtingen en pakkingen, buizen en behuizingen, lasverbindingen, boorijzers
- Overheidsdiensten: structurele veiligheid en falen, voertuigsimulatie, geavanceerd materiaalonderzoek
- Zware industrie & machines: tandwielen, stuurwielen, riemen, slangen, metaal vormen, slang krimpen, draad krimpen, uitharden, lassen, extrusie
- Medische industrie: stents, katheters, pacemakers, tand- en knie-implantaten, prothesen, spieren en weefsel, ziekenhuisuitrusting zoals bedden, rolstoelen enz.
- Scheepsbouw: structurele analyse, klinken, bouten, lassen, afdichten
- Transportindustrie: onderzoek naar kantelstabiliteit, structurele componenten, lassen, verbindingen en connectoren
Aanverwante producten
Meer informatie
D2S International biedt consultancy services aan en gebruikt daarvoor eindige elementen software van HEXAGON (MSC Software).