Materialdaten
Aus ESOCAETWIKIPLUS
engl: material data Kategorie: 
Level 1 Material
Die Materialdaten sind diejenigen Zahlenwerte, die in der Simulation das Verhalten des Materials des Bauteils beschreiben.
Die Materialdaten können auch als Werkstoffdaten bezeichnet werden.
Zu den Materialdaten sind zahlreiche Seiten verfügbar. Hier ist eine Übersicht gegeben:
Inhaltsverzeichnis |
Welche Materialdaten sind in einer Simulation einzugeben und zur Verfügung zu stellen?
- Materialdaten Mechanik: Materialdaten für eine Simulation der Strukturmechanik
- Materialdaten für eine Temperaturfeld-Simulation
- ..
Was sind die einzelnen Materialdaten?
- Elastizitätsmodul
- Querkontraktion
- Wärmeausdehnungskoeffizient
- Dichte
- Wärmeleitfähigkeit
- Wärmekapazität
- Enthalpie
- ..
und
Zahlenwerte
- Materialdaten Maschinenbau: Materialdaten für Simulationen im Maschinenbau
- Materialdaten Bauwesen: Materialdaten für Simulationen im Bauwesen
- Materialdaten Medizin: Materialdaten für Medical-Simulationen
- Materialdaten Sonstige: Materialdaten für sonstige Simulationen
- ..
Woher bekommt man die Materialdaten?
Oftmals sind einige Daten in einer Datenbank innerhalb der Simulations-Software abrufbar. Für die eigene Anwendung sollten diese Daten aber immer hinterfragt werden: sind es Mittelwerte (best estimate) oder Mindestwerte (nach Norm) (konservative Grenzwerte) oder müssen sie für die eigene Anwendung als Funktion der Temperatur gegeben sein usw.
Denken Sie auch an die statische Absicherung der Materialdaten (Streuung der Daten, engl: scatter in material properties). Es kann sinnvoll sein, Grenzwerte der statischen Verteilung zu wählen, wenn Sie sichere Ergebnisse für eine Auslegung benötigen. Ziehen Sie eine Analyse der Robustheit der Simulation in Betracht.
Bei Materialdaten, die aus Experimenten abgeleitet werden, sollte auf die angemessene Genauigkeit geachtet werden: sie sollten nur so genau sein wie für die Simulation sinnvoll. Aufgrund der Unschärfen der Simulation reicht oftmals eine Genauigkeit der Materialdaten von +/-1 % völlig aus, vielleicht auch +/- 10 %. Wichtiger ist dafür ein funktionaler Verlauf, z.B. abhängig von der Temperatur.
Bei Experimenten zur Bestimmung von Materialdaten sollte auch immer hinterfragt werden, ob Proben nach Norm geeignet sind. Gehen Sie vom Simulations-Bauteil aus, schätzen Sie die Verwendung und die Auswirkung des gesuchten Materialwertes ab und entscheiden Sie auf dieser Basis über das geeignete Experiment.
Besondere Simulations-Themen
Beispiel
Die Halterung der Batterie eines modernen Fahrzeugs ist zu berechnen. Der Elastizitätsmodul wird mit 210 GPa eingesetzt. Sollte dieser Wert genauer bestimmt werden? Nein, denn wichtiger ist die Berücksichtigung, dass die Li-Ion-Batterie warm wird und der Elastizitätsmodul bei 60°C schon deutlich von dem Wert bei Raumtemperatur abweicht. Außerdem hat das Blech vielleicht eine Walzrichtung und geänderte Eigenschaften in bestimmten Richtungen...
Sonstige Begriffe
Wenn die Materialdaten streuen und diese Streuung für Ihr Simulationsziel wichtig ist, sollten Sie eine Untersuchung der Robustheit durchführen.
Über Werkstoffe finden Sie auch Materialdaten, Anisotropie, Composite, faserverstärkter Werkstoff, geschichteter Werkstoff
