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Rapid Interactive Structural Analysis: Paper presented at NAFEMS DACH Konferenz 2020, Fachkonferenz für Berechnung & Simulation im Engineering, 13. - 14. Oktober 2020, Online

Authors
  • Weber, Daniel
  • Grasser, Tim
  • Mueller-Roemer, J.
  • Stork, André
Publication Date
Jan 01, 2020
Source
Fraunhofer-ePrints
Keywords
Language
German
License
Unknown
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Abstract

Auf dem Weg zu einem hocheffizienten Produktentwicklungsprozess, der aus Design, Simulation, Analyse und Iterationen besteht, liegen noch einige ungenutzte Potenziale. Bei der Analyse des Prozesses wird häufig die Integration verschiedener Software-Werkzeuge entlang der Prozesskette als eine der Schwachstellen identifiziert. Hierbei sind Interoperabilität und die Standardisierung von Austauschformaten insbesondere für die Kombination von Software verschiedener Hersteller von zentraler Bedeutung. Jedoch hat die Dauer der Simulation ebenfalls einen maßgeblichen Einfluss auf die Effizienz, um schlussendlich Produkte schneller auf den Markt zu bringen oder eine höhere Qualität zu erzielen. Wenn die Ergebnisse von Simulationen praktisch direkt nach ihrem Start zur Verfügung stehen würden, so könnten einzelne Iterationsschleifen drastisch verkürzt und das mit eine Vielzahl von Design-Variationen exploriert werden. Auch die rechnergestützte Formoptimierung, bei der Hunderte von Simulationsrechnungen automatisiert durchgeführt werden, würde von solch kurzen Simulationszeiten stark profitieren. Im Projekt Rapid Interactive Structural Analysis wurde eine schnelle, interaktive Simulationslösung mit direkter Visualisierung auf Basis finiter Elemente entwickelt. Durch Nutzung der zur Verfügung stehenden, immensen Rechenpower von Graphikkarten (GPUs) können Simulationen, wie beispielsweise strukturmechanische Analysen, signifikant beschleunigt werden. Der Lösungsansatz basiert auf massiv-parallelen Algorithmen und beschleunigt dadurch linear-elastische Struktursimulationen um einen Faktor von bis zu 80. Mit dieser schnellen Simulationstechnologie werden neuartige Anwendungen möglich, wie beispielsweise die direkte Identifikation von Korrelationen zwischen geometrischen Änderungen und Spannungsverteilung oder die signifikante Beschleunigung von Form- oder Topologieoptimierungen. Die Genauigkeit und Geschwindigkeit des vorgestellten Ansatzes zu herkömmlichen Simulationen auf Basis der Finite-Elemente-Methode (FEM) wird verglichen.

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