FeelMath - Finite Elemente für elastische Materialien und Homogenisierung
Fraunhofer ITWM
-
- Die verschiedenen Löser: FeelMathVOX, FeelMathTET und FeelMathGAD
FeelMath ist ein schnelles und leicht zu bedienendes Analyse-Tool für elastische Mikrostrukturen, die durch Volumenbilder oder analytische Beschreibungen gegeben sind. Präzise Spannungsanalyse kombiniert mit der Vorhersage effektiver elastischer Parameter durch Homogenisierung ermöglichen die Finite Element Analyse von großen mikrostrukturellen Modellen bis zu 5*107 Voxeln.
Die Mikrostruktur eines Materials beeinflusst Eigenschaften wie Wärmeleitfähigkeit, Elastizität oder akustische Dämpfung. Mittels der Bildanalyse werden anhand von REM - Aufnahmen oder Tomographien, die wichtigsten Informationen für die Mikrostruktur erarbeitet. Des Weiteren bestimmt die Bildanalyse Mikrostrukturinformationen, welche für dieAuslegung auf der Makroskala, oder z.B. auf der Ebene des Bauteil, nötig sind. Außerdem wird das repräsentative Volumenelement so betimmt, dass es klein genug ist, um nicht zu viele Computerresourcen zu beanspruchen, aber auch groß genug, um aussagekräftig zu bleiben. Auch makroskopische Materialeigenschaften können durch Realisierungen geometrischer Modelle erstellt werden.
Schließlich wird durch das Modellieren eine Tür zum so genannten virtuellen Materialdesign und Optimieren von Mikrostrukturen geöffnet. Einfache Änderungen der Modellparameter machen sich in leicht veränderten Geometrien bemerkbar, in denen wiederum die Zieleigenschaften simuliert werden können. Dieser Zyklus kann solange wiederholt werden, bis die optimale Mikrostruktur gefunden wurde. Somit können aufwändige und teure mechanische Tests und die Herstellungen von Proben reduziert werden, während zugleich der Zusammenhang zwischen der Mikrostruktur und den resultierenden Eigenschaften besser verstanden wird.