Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM
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MeSOMICS
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Ermittlung von Modellparametern für IPS Cable Simulation mit MeSOMICS®

Bei der numerischen Simulation von realen Systemen oder Bauteilen kommt es im Allgemeinen auf zwei Dinge an:

  • Einerseits ist ein gutes mathematisches Modell des Systems zwingend erforderlich, um verwertbare Simulationsergebnisse zu erhalten.
  • Andererseits muss das Modell mit den richtigen Parametern gefüttert werden, die auch den realen Gegebenheiten entsprechen. Oft ist das Bestimmen dieser Parameter schwierig, muss für jede neue Situation individuell durchgeführt werden.

Genauso verhält es sich auch für die von FCC und ITWM entwickelte Software IPS Cable Simulation, welche eine interaktive und gleichzeitig exakte Simulation hochflexibler Bauteile wie Kabel und Schläuche für Montage- und Betriebssimulation ermöglicht. Um die physikalischen Effekte bei der Verformung von Kabeln und Schläuchen korrekt vorhersagen zu können, ist es notwendig, die mechanischen Bauteileigenschaften als Modellparameter zu ermitteln.

MeSOMICS® »Measurement System for the Optically Monitored Identification of Cable Stiffnesses«

Hierfür wurde im vergangen Jahr eine hoch automatisierte Messmaschine (MeSOMICS®) entwickelt, konstruiert, aufgebaut und zum Patent angemeldet. MeSOMICS® steht für »Measurement System for the Optically Monitored Identification of Cable Stiffnesses«. Es handelt sich dabei um ein Messsystem zur Identifikation von Kabelsteifigkeiten, welches neben klassischen Messgrößen wie Kräften und Momenten auch eine optische Auswertung der Biegelinie beinhaltet und damit die Messung überwacht.

Biegeprüfung
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Optische Überwachung der Biegeprüfung mit theoretisch ermittelter Biegelinie.

Vollautomatische Messung und Datenauswertung

Die Messmaschine ist speziell auf eine unkomplizierte Handhabung und automatische Datenauswertung hin optimiert. So ist das Einsetzen der Proben schnell und einfach möglich, die anschließende Messung läuft vollautomatisch ab und die gesuchten Modellparameter für IPS Cable Simulation werden umgehend aus den aufgenommenen Daten abgeleitet.

Darüber hinaus zeichnet sich die neu entwickelte Biegeprüfung unter anderem durch einen großen Gültigkeitsbereich und das Einstellen praxisrelevanter kleinster Krümmungsradien aus. Dies ist mit Standardversuchen wie dem 3-Punkt-Biegeversuch nicht zulässig. Mithilfe einer innovativen, ein nichtlineares Strukturmodell zugrunde legenden Auswertung werden aus den aufgenommenen Daten die Steifigkeiten des Prüflings identifiziert.

In diese Auswertung fließen sämtliche aufgenommenen Größen ein – Kräfte, Momente, Verschiebungen und die genannten optischen Aufnahmen – und ermöglichen so ein sehr robustes algorithmisches Vorgehen. Außerdem wird die gemessene Biegesteifigkeit unmittelbar durch eine theoretisch ermittelte Lösung der Biegelinie verifiziert. Schlussendlich liefert MeSOMICS® einen vollständigen Satz an Steifigkeiten für die numerische Simulation in IPS Cable Simulation.

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