Was ist neu in PERMAS Version 14

Die neue PERMAS Version 14 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 dritte reguläre VisPER Version 3 wird zeitgleich mit der PERMAS Version 14 ausgeliefert.

Die Rechenzeiten konnten mit PERMAS Version 14 weiter verkürzt werden:

• Die Rechenzeiten für eine stationäre Antwort (Steady-State Response) konnten für eine große Anzahl von Antwortrechnungen in einem Lauf drastisch reduziert werden. Dadurch erhöht sich auch die Skalierbarkeit dieser Analyse bei der Parallelisierung (auf SMP).
• Die Eigenwertanalyse von großen Modellen mit einer sehr großen Anzahl von Eigenfrequenzen konnte durch die Verwendung einer neuen Shift-Methode wesentlich beschleunigt werden.
• Zusätzlich konnte die Leistung und Skalierbarkeit von Eigenwertanalysen generell deutlich verbessert werden.
• Durch einen neue Methode konnte die Laufzeit in der Optimierung reduziert werden, besonders deutlich bei der Sickengenerierung.
• Es können nun Zentralspeicher mit mehr als 256 GB verwendet werden, was die Laufzeiten durch Reduktion des I/O deutlich reduzieren kann.

Neue Module

• Für Kontaktanalysen mit größeren Relativverschiebungen der Kontaktpartner wurde ein neues Modul CAU (Contact Geometry Update) für den Update der Kontaktgeometrie entwickelt. Dieses Update funktioniert bei linearen und nichtlinearen statischen Analysen.
• Eine Schnittstelle zu ABAQUS ist verfügbar, welche eine Modellbeschreibung im .inp-Format nach PERMAS übersetzt. Dabei wird VisPER verwendet, um direkt das Modell anzuzeigen und jene Teile zu identifizieren, die nicht übersetzt werden konnten.

Größere Erweiterungen

• Erweiterungen des Basis-Moduls (Modul MQA):
  • Das Lesen und Drucken von Zeichen im Unicode UTF-8 wird unterstützt.
  • Elementspannungen können auch für einzelne Elementsets erstellt werden.
  • Die Möglichkeit Lasten aufzusummieren wurde erweitert und umfasst nun Schnittkräfte, externe Lasten und Reaktionskräfte. Mit Knotensets kann eine entsprechende Auswahl getroffen und die Bezugspunkte zur Ermittlung von Momenten können frei vereinbart werden. Die Ergebnisse können zusätzlich auch über XY-Diagramme ausgewertet werden (z.B. mit PERMASgraph).
  • Wenn verschiedene Werkstoffe in einem Modell unterschiedliche Spannungsgrenzwerte haben, dann kann ein automatisches Auswertewerkzeug verwendet werden, das die Spannungen so skaliert, dass der Grenzwert jeweils mit 1 angegeben wird. Dadurch können im Postprozessing leicht die kritischen und unkritischen Bereiche identifiziert werden, die Werte über 1 bzw. unter 1 haben.
• Erweiterungen der Kontaktanalyse (Module CA/CAX):
  • Dichtungselemente werden nun standardmäßig mit der Methode der kontakt-gesteuerten nichtlinearen Dichtungsberechnung (CCNG-Analyse - Contact Controlled Nonlinear Gasket Analyse) berechnet.
  • Die Be- und Entlastungskurven der Dichtungselemente werden mit einem feineren Integrationsverfahren behandelt, um genauere Ergebnisse zu erzielen.
  • Der Kontaktdruck kann auch für die verformte Geometrie ermittelt werden.
  • Die fixierte Vorspannung einer Schraube kann auch noch später verändert werden. Eine über eine Kraft vorgespannte Schraube lässt sich so durch die Angabe eines zusätzlichen Verschiebungswegs nachspannen (d.h. die Kombination von kraft- und weggesteuerter Vorspannung ist in einer Lastgeschichte möglich).
• Erweiterungen der nichtlinearen Wärmeleitung (Module NLHT):
  • Bei Strahlung mit Wärmeaustausch sind dicht beieinanderliegende Bauteile mit scharfen Kanten problematisch. Wenn eine automatische Vergröberung verwendet wird, dann ist der Wärmefluss durch Strahlung entlang der Plattenoberfläche nun nicht mehr vom Grad der Vergröberung abhängig. Zusätzlich sorgen zwei verschiedene Integrationsverfahren für die jeweils beste Lösung: ein allgemeines sehr schnelles Verfahren für Oberflächen mit größerem Abstand und ein sehr genaues selbstadaptives Verfahren für fast-singuläre Integranden bei dicht beieinanderliegenden Oberflächen.
• Erweiterungen der Dynamischen Eigenwertanalyse (Module DEV)
  • Nichtstrukturelle Zusatzmassen (sog. 'Nonstructural Mass') können Elementen oder Elementsets zugewiesen werden. Dabei können absolute Massenwerte oder linien- oder flächenspezifische Massen verwendet werden.
  • Eine neue Methode zur Eigenwertanalyse wurde eingeführt, die eine Frequenzbereichsverlagerung (sog. Shift-Methode) nutzt, um Eigenwerte bei einer sehr großen Zahl von Eigenwerten schneller zu ermitteln.
• Erweiterungen der Erweiterten Dynamischen Eigenwertanalyse (Module DEVX)
  • Die dynamische Kondensation nach der Craig-Bampton-Methode wurde auf die Craig-Bampton-Kondensation mit gemischten Randbedingungen (sog. Mixed-Boundary Craig-Bampton Kondensation, MBCB-Kondensation) erweitert, die auch nichtgelagerte Teilstrukturmoden unterstützt. Zusätzlich können entsprechende statische Zusatzmoden mitverwendet werden (durch quasistatische Analysen, sog. Inertia Relief).
• Erweiterungen der Dynamik (Module DRA)
  • Frequenzabhängige Steifigkeit und viskose Dämpfung kann bei der Frequenzganganalyse oder Zeitintegration berücksichtigt werden, indem man das modifizierte CONTROL6-Element verwendet.
  • Die dynamische Analyse von Werkzeugmaschinen wurde um eine Stabilitätsanalyse für Drehmaschinen erweitert. Dazu wurde ein spezielles Kraftmodell für die Interaktion zwischen Werkstück und Werkzeug entwickelt.
  • Die Ermittlung modaler Anteilsfaktoren in modalen Berechnungen des dynamischen Antwortverhaltens kann auf eine bestimmte Anzahl von Moden begrenzt werden.
  • Modale Anteilsfaktoren können als XY-Diagramm ausgewertet werden (e.g. mit PERMASgraph).
• Erweiterungen der Optimierung (Module OPT):
  • Die Sickengenerierung konnte durch eine Verbesserung der der Sensitivitätsberechnung deutlich beschleunigt werden.
  • Ein verbesserter Filter für die Sickengenerierung führt zu glatteren und ausgeprägteren Sickenbildern.
  • Neue Entwurfsbedingungen für Knotenspannungen, effektive plastische Dehnungen und Schallabstrahlungsleistung wurden eingeführt.
  • Als neue Entwurfsbedingung wurde die Elementqualität nach dem PERMAS Elementtest bereitgestellt. Dabei wird das Ergebnis des Elementtests als kontinuierliche Variable auf den Bereich von 0. (d.h. das Element ist perfekt) bis 1. (d.h. das Element ist fehlerhaft) abgebildet. Das kann z.B. verwendet werden, um bei der Sickengenerierung das Abbrechen der Optimierung wegen fehlerhafter Elemente zu verhindern.
  • Hüllengenerierung und -glättung, die vor allem bei der Topologie-Optimierung eingesetzt werden, können jetzt auch für die Formoptimierung verwendet werden.
• Erweiterungen der Opologie-Optimierung (Modul TOPO):
  • Für das Erreichen von minimalen Wandstärken steht eine neue, bessere Methode zur Verfügung.
  • Die Formulierung von Auszugsrichtungen wurde verbessert, um glattere Ergebnisse vor allem auf ungleichmäßigen Netzen zu erreichen.
  • In Modul AOS wurden neue Lösungsoptionen zur exakten Behandlung von maximalen Wandstärken bereitgestellt.
  • Die Schallabstrahlungsleistung und ihr Summenwert über einer Oberfläche können als Entwurfsbedingung verwendet werden.

Neue Elemente

• Ein modifiziertes CONTROL6-Element erlaubt die Angabe von frequenzabhängiger Steifigkeit und Dämpfung für reelle Eigenwertanalyse, modalen Frequenzgang und zufallserregte Schwingungen (Random Response) sowie für drehzahlabhängige Steifigkeit und viskose Dämpfung für komplexe Eigenwertanalyse. Für eine definierte Referenzfrequenz kann auch eine Zeitintegration bzw. eine dynamische Kondensation erfolgen.

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 8.3,
  • Bezeichnungen für Konnektoren werden für die Bezeichnung der Eigenschaften verwendet,
  • Verbesserte Zuweisung von Eigenschaften der Balkenelemente,
  • Export der neuen Ergebnisse aus PERMAS Version 14.
• Nastran
  • Verbesserte Unterstützung von CWELD,
  • Unterstützung von nicht-strukturgebundenen Zusatzmassen (non-structural mass),
  • Verbesserte Zuweisung von Eigenschaften der Balkenelemente,
  • Erweiterte Unterstützung der SOL200, was in NASTRAN verwendet wird, um statische und dynamische Berechnungen in einem Job machen zu können,
  • Eine neue Ausgabemöglichkeit im OUTPUT2-Format wurde entwickelt (d.h. zur Nachverarbeitung in PATRAN und I-DEAS). Das Modell umfasst Elemente, Knoten und lokale Koordinatensysteme. Die Ergebnisse umfassen Verschiebungen, dynamische Eigenformen, Starrkörpermoden und Reaktionskräfte.
• Hyperview
  • Anpassung an HyperView 11.0,
  • Auswertung mit HyperView 8 möglich.
• ADAMS (AD)
  • Anpassung an MNF-Bibliothek aus ADAMS 2007 r1,
  • Unterstützung der allgemeinen modalen Kondensation.
• EXCITE (EXCI)
  • Unterstützung des komprimierten gzip-Formats,
  • Filterung der Rücktransformationsmatrix,
  • Laufzeitverbesserungen.

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

Innerhalb der PERMAS Tools können XY-Graphen mit PERMASgraph erstellt werden. PERMASgraph wurde stark erweitert und unterstützt nun folgende Dateiformate:

• das PERMAS-eigene Format (.post oder .post.gz),
• MEDINA-Format (.bif, .bof),
• PATRAN-Format,
• CSV-Format (wie von PERMAS im Spreadsheet-Format ausgegeben; .csv).

Die Diagramme können auch in verschiedenen Formaten gespeichert werden:

• Portable Network Graphics (.png),
• Encapsulated PostScript (.eps),
• PostScript (.ps),
• Portable Documents Format (.pdf),
• Microsoft Excel File Format (.xls).

Die Diagramme können auch auf einem lokalen Drucker ausgegeben werden.

Zusätzliche Werkzeuge stehen für die spezielle Ausgabeoperationen zur Verfügung:

• Addition bzw. Subtraktion von Kurven,
• Fourier-Transformation.

Spezielle Auswerte-Operationen sind ebenfalls verfügbar:

• Analyseprogramm für die Kopplung von Fläche zu Fläche,
• Analyseprogramm für potentielle und kinetische Energien einer gekoppelten Fluid-Struktur-Berechnung.
• Analyseprogramm für modale Anteilsfaktoren.
• Analyseprogramm für Dehnungs- und Bewegungsenergie.