Bewertung
Aus ESOCAETWIKIPLUS
engl: assessment Kategorie: 
Level 1
Allgemeine Informationen wie bei wikipedia:Bewertung betreffen nicht direkt den Bereich der CAE-Simulationen.
Inhaltsverzeichnis |
Simulation
Die Bewertung der Simulationsergebnisse ist nach der Auswertung einer Simulations-Berechnung der Vergleich der Ergebnisse mit technischen Grenzwerten. Die Bewertung hat das Ziel, eine technische Aussage zu treffen.
Das Simulationsergebnis enthält Zahlenwerte, die physikalische Größen darstellen. Es sind primäre Ergebnisse der Freiheitsgrade (das sind Verschiebungen, Temperaturen, ..) und auch daraus abgeleitete sekundäre Ergebnisse (das sind mechanische Dehnungen und Spannungen, Temperaturgradienten, Feldstärken,..).
Für eine solche technische Entscheidung ist ein Simulationsergebnis mit einem Grenzwert oder zulässigen Wert in Beziehung zu bringen. Meistens kennzeichnet ein Ergebnis, das unterhalb des zulässigen Wertes liegt, den zufriedenstellenden Bereich ("das Bauteil hält"), während ein Ergebnis, das den zulässigen Wert überschreitet, im nicht zufriedenstellenden Bereich liegt ("das Bauteil hält nicht").
Bei der Bewertung in der Mechanik wird meistens als Versagensmöglichkeit Gewaltbruch oder Ermüdung betrachtet.
Die Bewertung erfordert meistens den Bezug zu Normen und technische Regeln oder firmeninterne Regeln und Vorgaben, auch Fachbücher und Beiträge in Fachzeitschriften.
Ergebnis der Bewertung
Übliche Ergebnisse und Aussagen der Bewertung sind
- der Sicherheitsfaktor (safety factor) = Verhältnis von zulässigem Wert zu vorhandenem Wert (das bedeutet: eine "hohe" Sicherheit von 2, 3, 5 oder 10 ist gut, ein Wert unter 1 ist höchst gefährlich)
- der Sicherheitsspielraum = Verhältnis von zulässigem Wert zu vorhandenem Wert minus 1 (das bedeutet: ein positiver Sicherheitsspielraum von 1, 2 oder mehr ist gut, ein negativer Wert ist höchst gefährlich)
Bewertung von Spannungen in der Strukturmechanik
Bei der Bewertung von Simulationsergebnissen der Strukturmechanik wird oftmals das Konzept der Spannungskategorien zugrunde gelegt.
Tips und Tricks
Es ist oft zu hören, dass ein Bauteil "mit einer Simulation kaputtgerechnet wurde, obwohl es im Alltag bewährt ist und hält". Darunter leidet die Glaubwürdigkeit der Simulation. Woran kann das liegen?
- Handhabungsfehler? Gehen wir einmal davon aus, dass keine handwerklichen Fehler vom Anwender vorliegen. Dies sind diejenigen Fehler, die bereits bei einer Verifikation erkennbar werden.
- Annahmen bei der Idealisierung? Bei der Umsetzung der technischen Aufgabe in das Simulationsmodell werden Näherungen, Annahmen, Unschärfen und Vernachlässigungen gewählt. Dadurch ist eine Simulation nur das Ergebnis eines Modells mit Eingabewerten, die eigentlich statistisch gestreut und unsicher sind. Untersuchen Sie die Robustheit der Simulation.
- Sicherheiten, Sicherheitsbeiwerte? Für den Alltag wird ein Bauteil mit Sicherheiten gegen Versagen ausgestattet. Erst wenn in der Simulation die Lasten so weit gesteigert wurden, dass diese Sicherheiten aufgebraucht sind (Sicherheitsbeiwerte von 1,0), dann ist ein Versagen zu erwarten.
- Versagensmechanismus? Zum Beispiel in der Strukturmechanik wird meistens als Versagensmöglichkeit Gewaltbruch, Ermüdung oder Stabilität betrachtet. Ist das Simulationsmodell geeignet, diesen Versagensmechanismus abzubilden?
- Tatsächlich vorliegende Bauteil-Bedingungen? Meistens geht die Simulation von idealen oder Soll-Werten aus (Abmessungen wie in der Zeichnung genannt, Materialdaten wie in der Norm genannt, Lasten vorgegeben,..), aber tatsächlich liegt ein anderes Bauteil vor ("as built", Abmessungen durch Toleranzen oder Korrosion oder andere Einflüsse geändert, Material gegenüber Norm-Annahmen geändert, Lasten tatsächlich anders, ..). Diese Unterschiede müssen bei der Verwendung der Simulations-Ergebnisse für technische Aussagen einbezogen werden.
- Störungen, Imperfektionen? Beim Versagen von Bauteilen sind oftmals Störungen, Imperfektionen oder mikroskopische Details als Auslöser von Bedeutung. Zum Beispiel ein winziger Anriss, der sich fortsetzt. Oder eine kleine Beule, an der ein Knick entsteht. Solche Details sind nicht Bestandteil des Simulationsmodells.
Diese Einflüsse sind beim Vergleich von Realität und Simulations-Ergebnis bei der Bewertung und Validierung zu berücksichtigen.
Zusammenhang
Nach der
- der Idealisierung,
- der Diskretisierung,
- der Lösung und
- der Auswertung ist die
- die Bewertung
der letzte Arbeitsschritt der numerischen Simulation.
