Was ist neu in PERMAS Version 13

Die neue PERMAS Version 13 ist das Ergebnis von etwa 24 Monaten Entwicklungsarbeit. Einen detaillierten Überblick bietet die Software Release Note, die mit der neuen Version verschickt wird.
Um das Pre- und Postprozessing für bestimmte PERMAS-Funktionalitäten entscheidend zu verbessern, wurde in den vergangenen Jahren unter hohem Aufwand mit VisPER (das steht für Visual PERMAS) ein entsprechendes Werkzeug entwickelt. Die zweite reguläre VisPER Version 2 wird etwa zeitgleich mit der PERMAS Version 13 ausgeliefert.

Die Rechenzeiten konnten mit PERMAS Version 13 weiter verkürzt werden:

• Dichtungselemente können nun auch von der Kontaktanalyse behandelt werden, statt wie bisher nur von der nichtlinearen Materialberechnung (dies führt zu einer drastischen Laufzeitverringerung, wenn im Modell sonst keine weiteren Nichtlinearitäten vorhanden sind),
• Die Kontaktanalyse konnte um 40 Prozent beschleunigt werden, sowohl für Fälle mit reinem Normalkontakt als auch in Fällen mit Reibung,
• Ein neuer Lösungskern für die Eigenwertanalyse gibt eine deutliche Beschleunigung bei einer größeren Anzahl von Eigenwerten,
• Die modale Zeitintegration in der Dynamik kann nun die Anteilsfaktoren schneller berechnen,
• Für die modale Frequenzganganalyse steht als Option jetzt auch ein iterativer Löser zur Verfügung, der vor allem bei einer großen modalen Basis empfohlen wird,
• Kürzere Rechenzeiten und geringerer Speicherplatzbedarf konnte auch für die direkte transiente Temperaturfeldberechnung erzielt werden,
• Auch für die stationäre Temperaturfeldberechnung kann ein iterativer LÖser verwendet werden.

Neue Module

• Es wurde ein neues Modul AOS (Advanced Optimization Methods) entwickelt, das eine ganze Reihe von neuen Optimierungsmethoden bereitstellt, welche die bisherigen Methoden ergänzen und in ihrem Anwendungsbereich stark erweitern. Neben neuen ableitungsbasierten Methoden gibt es nun auch ableitungsfreie Verfahren, globalere und auch globale Verfahren. Mit diesen neuen Verfahren ist es nun möglich, auch nichtlineare Berechnungen in die Optimierung einzubeziehen, wie Kontakte oder Materialnichtlinearitäten. Globale Methoden können bei stark nichtlinearen Optimierungsaufgaben verwendet werden, wo ableitungsbasierte Methoden versagen.
• Eine Schnittstelle zu AVL EXCITE ist nun verfügbar.
• Eine Schnittstelle zu Altair's MotionSolve ist ebenfalls verfügbar.

Größere Erweiterungen

• Erweiterungen des Basis-Moduls (Modul MQA):
  • Die Länge von Namen in der Modellbeschreibung können nun bis zu 40 Zeichen umfassen. Lange Namen können so für Materialbezeichnungen, Komponenten, Varianten, Situationen, geometrische Daten, Sets, Kontakte, Parts, und Vorspannungsbezeichnungen verwendet werden. Einige davon können zusätzlich über einen unbegrenzten freien Text näher beschrieben werden, wie Kontakte, Parts und Vorspannungen.
  • Der Anwender kann eine sogenannte Stopp-Datei (oder User Stop File) verwenden, um iterative Prozeduren abzubrechen, ohne schon berechnete Daten zu verlieren, wie in der Kontaktanalyse, der nichtlinearen Statik, nichtlinearen Wärmeleitungsberechnungen oder in der Optimierung.
  • Um die Kommunikation mit SDM-Systemen (Simulation Data Management) zu verbessern kann die Modellbeschreibung durch unbegrenzte Kommentare zu jedem Schlüsselwort ergänzt werden, um Details in jeder gewünschten Genauigkeit zu beschreiben. Statt diese Erläuterungen direkt in die Modellbeschreibung einzufügen, können diese auch mit externen Dateien (so auch mit XML-Dateien) verknüpft werden.
• Erweiterungen der Kontaktanalyse (Module CA/CAX):
  • Dichtungselemente können nun auch als integraler Teil einer Kontaktberechnung verwendet werden, ohne sie wie bisher als Teil einer Berechnung mit nichtlinearem Materialverhalten zu betrachten. Wenn keine weiteren Nichtlineraitäten außer Kontakt und Dichtungselemente vorhanden sind, kann so auf nichtlineare statische Berechnung verzichtet werden und die Rechenzeit somit um mehr als den Faktor 10 beschleunigt werden (z.B. in der Motorenberechnung mit Schraubenvorspannung, Temperaturlasten, und Zylinderdrücken). In Fällen mit weiteren Materialnichtlinearitäten kann immer noch eine deutliche, aber nicht so hohe Verringerung der Rechenzeit erzielt werden.
  • Ergebnisse zu Spaltbreiten stehen nun als skalare Größen für den Normalkontakt und als Vektorgrößen für den Reibkontakt zur Verfügung.
  • Das Einfrieren von Kontakten (oder Contact Locking) erlaubt nun auch die Kopplung von Reibfreiheitsgraden, selbst wenn diese nicht in der Kontaktrechung verwendet wurden.
• Erweiterungen der nichtlinearen Statik (Module NLS):
  • Anfangsbedingungen (z.B. aus vorherigem Gießen) können als Anfangsdehungen (ohne Verschiebungen) übernommen werden.
  • Benutzerdefiniertes Materialverhalten ist möglich. Dazu sind benutzereigene Programme vorgesehen. Diese Unterprogramme stellen Spannungen und Dehnungen bereit, sowie die jeweilige mit dem Materialgesetz assoziierte Tangentenmatrix.
  • Die Extrapolation von Spannungen für lineare und nichtlineare Elemente ist jetzt einheitlich geregelt. Für lineare Elemente werden die Spannungen an sogenannten Spannungspunkten berechnet und entweder den Elementeckknoten zugewiesen oder dorthin extrapoliert. Bei nichtlinearen ELementen werden die Spannungen an den Integrationspunkten berechnet und entweder den Elementknoten zugewiesen oder auf die Elementeckknoten extrapoliert. Falls die Seitenmittenknoten von Elementen keine Spannungen zugewiesen erhalten, werden sie durch lineare Interpolation aus den angrenzenden Eckknoten ermittelt. In elastoplastischen Berechnungen sind Spannungen am Elementknoten entweder von den Integrationspunkten zugewiesen worden oder sind durch Extrapolation entstanden, welche dann allerdings nicht mehr auf der Fließfläche liegen. Wenn daraus gemittelte Knotenpunktsspannungen berechnet werden, können die ursprünglich berechneten Spannungswerte stark verfälscht werden.
• Erweiterungen der Dynamik (Module DRA)
  • Die Modellierung der Dämpfung wurde auf alle Komponenten (einschließlich Subkomponenten) erweitert, und zwar für proportionale Dämpfung und Strukturdämpfung. Für Subkomponenten kann diese Dämpfung für statisch und dynamisch reduzierte Teile verwendet werden. Dies gilt ebenfalls für gekoppelte Fluid-Struktur Akustik.
  • Zusätzlich kann die modale Dämpfung auch als modale Dämpfungsmatrix spezifiziert werden. Die Matrizenelemente können über das viskose Dämpfungsverhältnis, den Dämpfungswert oder den Koeffizienten der Materialdämpfung beschrieben werden. Die modal Dämpfungsmatrix kann diagonal, symmetrisch oder nicht-symmetrisch sein. Die modale Dämpfungsmatrix kann für Systeme mit modalen Freiheitsgraden eingesetzt werden (einschließlich Moden aus einer Craig-Bampton-Reduktion).
  • Für rotierende Strukturen kann eine beliebige Anzahl von Drehgeschwindigkeiten in einer eigenen Eingabe spezifiziert werden. Eine Referenzgeschwindigkeit wird in einem statischen Vorlauf verwendet, um die erforderlichen Zusatzmatrizen zu ermitteln. Diese werden dann mit jeweiligen Drehgeschwindigkeiten skaliert. Damit wird die Berechnung des Antwortverhaltens drehender Strukturen sehr effizient.
• Erweiterungen der Optimierung (Module OPT):
  • Neue Entwurfselemente für die Formoptimierung, die Sickengestaltung und freie Koordinatenänderungen wurden eingeführt. Die Formoptimierung funktioniert für jeden beliebig geformten Entwurfsbereich mit einer beliebigen Anzahl und Auswahl von Entwurfsknoten. Zwischen Entwurfsbereichen (und Rand) erfolgt eine glatte Interpolation. Bei der Sickengestaltung werden die Entwurfsvariablen aufgrund einer spezifizierten Referenzrichtung automatisch generiert.
  • Formoptimierung und Sickengestaltung können beide in einer Optimierung mit der Dimensionsoptimierung kombiniert werden.
  • Kontaktergebnisse wie Druck, Reaktionskräfte und Spaltbreiten sind als neue Nebenbedingungen hinzugekommen.
  • Des weiteren kann auch der Wärmestrom als Nebenbedingung für die Optimierung mit Wärmeleitung verwendet werden.
  • Materialparameter stehen ebenfalls als Entwurfsvariable zur Verfügung.
• In der Topologie-Optimierung (Modul TOPO) kann eine Teilungsebene spezifiziert werden, welche für entgegengesetzte Ausformungsrichtungen verwendet wird.
• In der Zuverlässigkeitsanalyse (Modul RA) können Materialparameter wie in der Optimierung verwendet werden.
• Für eine Reihe von Eingabedaten kann PERMAS Postscript-Dateien mit gnuplot zur Visualisierung erzeugen (wenn gnuplot auf der verwendeten Maschine verfügbar ist). Ansonsten werden gnuplot-Kommandodateien generiert und die Tabelle mit den xy-Werten wird auf einer Datei bereitgestellt. Diese Möglichkeit zur Visualisierung besteht für die Eingabe der Lastgeschichte, für Spannungs-Dehnungs-Kurven und für transiente Lastkurven einer Schwingungsberechnung im Zeitbereich.

Neue Elemente

• Ein neues nichtlineares Regelelement mit 3 Knoten und 6 natürlichen Kräften wurde entwickelt, um die nichtlineare Interaktion von zwei Bauteilen (wie zwischen Werkzeug und Werkstück$ oder im Gleitlager) zu modellieren.

Kleinere Erweiterungen

Neben vielen kleinen Erweiterungen in fast allen PERMAS-Modulen wurden alle Schnittstellen angepasst und um die neuen Möglichkeiten erweitert. Die wichtigsten Erweiterungen an Schnittstellen sind:

• Medina
  • Unterstützung von MEDINA 8.2,
  • Unterstütrung neuer Kontakt-Menüs,
  • Lange Bezeichnungen für Material und Elementeigenschaften werden übernommen,
  • Bezeichnungen für Konnektoren werden für die Bezeichnung der Eigenschaften verwendet,
  • Namen für Kontakte werden übernommen,
  • Lange Namen für Sets, Komponenten, Varianten, Situationen, Kontakte und geometrische Daten werden übernommen,
  • Lange Materialnamen werden vom MEDINA-Door standardmäßig übernommen,
  • Export der neuen Ergebnisse aus PERMAS Version 13.
• Nastran
  • Lange Namen für Sets, Komponenten, Situationen, geometrische Daten,
  • Unterstützung der PBARL-Karte (Stab, Rohr, und Balken).
• Hyperview
  • Anpassung an HyperView 8.0,
  • Auswertung mit HyperView 11 möglich.
• ADAMS (AD)
  • Anpassung an MNF-Bibliothek aus ADAMS 2007 r1,
  • Erweiterung für die Invarianten (Masse, Trägheit),
  • Unterstützung der allgemeinen modalen Kondensation.

Bei allen System-Plattformen erfolgte eine Anpassung an das jeweils aktuelle Release des Betriebssystems.