FEM-Dienstleister

Das Ingenieurbüro Andreas Hanke ist ein Dienstleister für numerische Simulationen und FE-Berechnungen für Problemstellungen der Festkörpermechanik/ Strukturmechanik. Unsere erfahrenen Berechnungs- ingenieure bearbeiten Fragestellungen von der einfachen Festigkeitsberechnung bis hin zu komplexen Modellen der Bruchmechanik, welche wir mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) lösen.

Neben der statischen Berechnung konzentrieren wir uns besonders auf Probleme der Betriebsfestigkeit sowie auf die Berechnung von Schrauben und Schweißnähten.

Leistungsangebot

Zu unseren Leistungen im Bereich der FEM-Simulation zählen die folgenden Punkte:

  • FEM-Berechnung strukturmechanischer und thermomechanischer Aufgabenstellungen
  • Unterstützung in der Produktentwicklung
  • Beratung in der Konzeptphase
  • Konstruktionsbegleitende Berechnung im Entwicklungsprozess
  • Vorschläge zur Ertüchtigung Ihrer Konstruktion
  • Erstellung zertifizierungsfähiger Berechnungsberichte

FEM-Berechnung

Informationen zu Theorie und Ablauf sowie Tipps &
Tricks zur FEM-Berechnung finden Sie hier...

Kundenmeinungen

Dipl.-Ing. Nils Tönißen

Das Ingenieurbüro Andreas Hanke unterstützt unsere Berechnungsabteilung seit 8 Jahren. Uns überzeugt das Know-How auf dem Gebiet der Betriebsfestigkeit, das bei der Berechnung von wesentlichen Bauteilen wie beispielsweise der Rotorwelle und diversen Schraubenverbindungen eingebracht wurde.

Senior Expert Engineer Nacelle Structural Mechanics / Nordex Energy GmbH

Dipl.-Ing. (SFI) Jan Wrede

Wir arbeiten seit 2012 sehr zufrieden mit dem Ingenieurbüro Hanke als Partner in Sachen FEM-Berechnung zusammen. Uns gefällt die fachliche Kompetenz in Kombination mit der vorhandenen Flexibilät und der pragmatischen Problemlösung.

Geschäftsführender Gesellschafter / Karl Wrede Stahl- und Maschinenbau GmbH

Dipl.-Ing. Christian Kasubek

Herr Hanke und sein Team haben uns bei mehreren Berechnungsprojekten unterstützt und die Ergebnisse haben uns überzeugt. Besonders schätzen wir den schnellen Kommunikationsweg, die Optimierungsvorschläge zur Ertüchtigung sowie die detaillierten Nachweise.

Bereichsleiter FE-Berechnung und Weiterbetrieb / IDASWIND GmbH

Sinnvolle Einsatzgebiete einer Finite-Elemente-Berechnung

Eine FE-Berechnung bietet sich besonders dann an, wenn eine analytische Berechnung auf Grund komplizierter Konstruktionen und komplexer Geometrien nicht oder nur eingeschränkt möglich ist.

Typische Beispiele sind:

  • aufwändig geformte Gusskörper
  • Kerben, für die keine Formzahlen verfügbar sind
  • Nichtlinearitäten (z.B. Aufklaffen der Kontakte von Schraubenverbindungen, materielle Nichtlinearitäten)

Ein Vorteil der FEM gegenüber Tests ist meist der wesentlich geringere Aufwand sowie die Möglichkeit, zahlreiche unterschiedliche Varianten zu untersuchen.

Einsatzgebiete, für die sich eine numerische Simulation nicht eignet

Für einfache Probleme, für die eine analytische Lösung bei überschaubarem Aufwand möglich ist, erübrigt sich eine numerische Simulation

Genauigkeit einer Berechnung mittels FE-Methode

Der Fehler einer FE-Berechnung liegt typischerweise unter 5%. Ungenauigkeiten werden eher durch Unsicherheiten der Lasten und Materialkennwerte verursacht.

Branchen

Wir bearbeiten Projekte aus den folgenden Branchen: Windenergie, Schiffbau, Maschinenbau, Lastaufnahmemittel, Druckgeräte und mehrSeit 2011 haben wir zahlreiche Projekte aus folgenden Branchen durchgeführt:

  • Maschinenbau
  • Windenergie
  • Schiffbau
  • Stahl- und Anlagenbau
  • Druckgeräte- und Druckbehälterbau
  • Sondermaschinenbau
  • Werkzeugmaschinenbau

Normen und Richtlinien für die Berechnung

Für den Großteil der Berechnungen nutzen wir folgende Normen und Richtlinien:

  • FKM-Richtlinie (Forschungskuratorium Maschinenbau: Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile)
  • Eurocode 3 (DIN EN 1993-1-1: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten)
  • AD 2000-Regelwerk (Arbeitsgemeinschaft Druckgeräte)
  • DIN EN 13445 (Unbefeuerte Druckbehälter)
  • VDI 2230 (Systematische Berechnung hochbeanspruchter Schraubenverbindungen)
  • DIN 743 (Tragfähigkeitsberechnung von Wellen und Achsen)

Der Nachweis kann – abhängig von der Fragestellung – natürlich auch gemäß anderer Normen erfolgen.

Mögliche Formen der Zusammenarbeit

Für eine Zusammenarbeit bieten wir Ihnen folgende Optionen an:

  • Werkvertrag: Berechnungsdienstleistung mit klar definiertem Umfang zum Festpreis
  • Dienstleistungsvertrag: Abrechnung auf Stundenbasis
  • Bearbeiten Ihres Projektes in unserem Büro in Rostock
  • Arbeit direkt bei Ihnen vor Ort

Als Berechnungssoftware nutzen wir Ansys. Für den Austausch von Geometriedaten stehen die üblichen Schnittstellen wie step, iges und weitere zur Verfügung. Falls keine 3D-Formate vorhanden sind, modellieren wir die Geometrie anhand von vorliegenden Zeichnungen.

Das Ingenieurbüro Andreas Hanke stellt folgende Daten bereit: prüffähiger Nachweisbericht, FE-Modell, Ertüchtigungs- bzw. OptimierungsvorschlägeVom Ingenieurbüro Andreas Hanke bereitgestellt Daten

Zu jeder von uns durchgeführten Berechnung erhalten Sie:

  • einen Prüffähigen Berechnungsbericht
  • das FE-Modell (Ansys), mit dem die Berechnung durchgeführt wurde
  • falls nötig – Ertüchtigungs- und Optimierungsvorschläge

Vorgehen, wenn der rechnerische Nachweis nicht geführt werden kann

Sobald wir feststellen, dass die Konstruktion die angenommenen Lasten nicht erträgt, setzen wir uns mit Ihnen in Verbindung, um das weitere Vorgehen zu besprechen. Falls Sie sich für einen Berechnungsabbruch entscheiden, stellen wir Ihnen natürlich nur die geleisteten Arbeitsstunden in Rechnung.

An den Berechnungsergebnissen lassen sich die Schwachstelle der Konstruktion identifizieren. Wir unterbreiten Ihnen daher Ertüchtigungsvorschläge.

Zeitmanagement - Dauer der BearbeitungZeit bis zum Vorliegen von Ergebnissen

Kleinere Projekte können wir in den meisten Fällen zeitnah bearbeiten. Der Zeitrahmen für größere Projekte hängt naturgemäß von unserer Auftragslage ab. Sprechen Sie uns gerne an!

Benötigte Daten für ein Angebot bzw. eine Berechnung

Für ein Angebot bzw. eine Berechnung brauchen wir folgende Daten:

  • Geometrie, vorzugsweise als 3D-Cad-Geometrie im step- oder iges-Format, alternativ auch als technische Zeichnung oder Skizze
  • auf die Struktur wirkende Lasten wie Kräfte, Beschleunigungen, Drücke, Temperaturen, …
  • verwendete Materialien – falls für die Materialien in Normen bzw. Richtlinien keine Materialkennwerte vorliegen, werden auch diese benötigt

Kosten einer FEM-Berechnung

Die Kosten einer FE-Berechnung hängen hauptsächlich von folgenden Punkten ab:

  • Geometrie: Anzahl und Komplexität der Körper
  • Material: linear oder nichtlinear
  • Verbindung der Körper: Schraubverbindung, Schweißverbindung
  • Kontakte: ist ein Abheben der Körper möglich oder sind diese „fest“ verbunden?
  • Lasten: Handelt es sich um ein Extremlastproblem oder muss auch Ermüdung berücksichtigt werden?

Deswegen können die Kosten nicht pauschal angegeben werden.

Für einen genauen Kostenrahmen erstellen wir Ihnen gerne ein kostenloses Angebot.

Ihr Dienstleister für FEM-Berechnung und mehr


Sie brauchen Unterstützung, bereits ab der Konzeptphase Ihrer Projektidee?

Sie benötigen zertifizierungsfähige Nachweise für Ihr finales Produkt?

Ihr Bauteil bedarf einer Optimierung hinsichtlich Design oder Masse?


Dann kontaktieren Sie uns jetzt


Ihr Ansprechpartner für
FEM-Berechnungen

Bild von Andreas Hanke

Andreas Hanke

Geschäftsführung, Dipl.-Ing.

FEM-Berechnung im Zeitraffer

Das Video zeigt die Berechnung einer Schraubenverbindung Rotorwelle-Rotornabe einer Windkraftanlage. Es werden folgende Schritte gezeigt:

  • Einlesen der 3D-CAD-Geometrie des Konstrukteurs
  • Aufbereitung der Geometrie
  • Vernetzung
  • Definition der Randbedingungen
  • Lösung des nichtlinearen Differentialgleichungssystems mit Hilfe von Ansys
  • Ergebnisauswertung


FEM-Dienstleistung


v. Mises-Spannungen an einem geschweißten Maschinenträger für den statischen Nachweis

Statische Festigkeitsberechnung >>

  • Schweißkonstruktionen
  • Schmiedeteile
  • Gussbauteile
  • Schraubenverbindungen

Ansys: Spannungen an Kerbe von Gussbauteil zur Berechnung der Ermüdungsfestigkeit

Ermüdungsfestigkeit >>

Numerische (FEM) und analytische Berechnung schwingungsbelasteter Bauteile hinsichtlich

  • Betriebsfestigkeit, Dauerfestigkeit und Kurzzeitfestigkeit

Ansys Ergebnisse der Schraubenverbindung Rotorwelle - Rotornabe

Berechnung von Schraubenverbindungen >>

Finite Elemente Analyse von Schraubenverbindungen unter Extrem- und Ermüdungslasten mit Berücksichtigung aller relevanten Nichtlinearitäten.

Vergleichsspannungen an einer Schweißnaht, die mit dem Strukturspannungskonzept berechnet wurde

Berechnung von Schweißverbindungen >>

Berechnung von Schweißkonstruktionen hinsichtlich statischer Festigkeit und Ermüdungsfestigkeit.

Rissöffnung einer Bruchmechanikanalyse an einer Stahlscheibe

Bruchmechanik >>

Berechnung der Festigkeit rissbehafteter Bauteile in den Disziplinen

  • Sprödbruch
  • Rissfortschritt unter zyklischer Belastung

Verformung der numerischen Beulanalyse eines Turmes einer Windkraftanlage

Stabilität >>

Untersuchungen hinsichtlich des Stabilitätsverhaltens. Ermittlung der Sicherheit gegen:

  • Knicken
  • Beulen

FEM-Berechnung – was ist das eigentlich?

Die Finite-Elemente-Methode (FEM) ist ein numerisches Verfahren, das sich u.a. für Festigkeits- und Verformungsuntersuchungen von Festkörpern eignet. Zu diesem Zweck wird die Geometrie durch die Vernetzung in sogenannte Finite Elemente (meist Tetraeder bzw. Hexaeder bei 3D-Geometrien) unterteilt, deren Verhalten durch die Elementansatzfunktion beschrieben wird. So kann eine komplexe Geometrie, für die keine analytische Beschreibung existiert, durch die Verknüpfung der Elementansatzfunktionen beschrieben und berechnet werden.

Einen ersten Einstieg in die Theorie und den Ablauf einer FE-Berechnung, sowie weitere nützliche Informationen zu diesem Thema finden Sie in unseren Blog-Artikeln zur FEM-Berechnung:

FEM–Berechnung und -Simulation – Theorie, Ablauf und weitere nützliche Informationen

Erfahren Sie in diesem Artikel alles Wichtige zur FEM-Berechnung. Beginnend bei den theoretischen Grundlagen, folgt eine detaillierte Beschreibung des Ablaufs einer FE-Berechnung, wobei die 3 wesentlichen Schritte einer solchen Simulation (Preprocessor, Solver, Postprocessor) ausführlich betrachtet werden.

Singularitäten in der FEM – Was genau ist das, wo treten diese auf und was ist bei der Bewertung zu beachten?

Mit zunehmender Netzverfeinerung steigen Spannungen in der FE-Analyse immer weiter an: so zeigt sich typischerweise eine Singularität. Erfahren Sie in diesem Artikel, was genau eine Singularität in der FEM ist, wo diese auftritt und lernen Sie, wie Singularitäten vermieden werden können bzw. was bei der Bewertung zu beachten ist.

Hardware-Konfiguration für eine FEM-Simulation – Worauf sollte man achten?

Die FE-Solver, die bei einer FEM-Berechnung zum Einsatz kommen, haben oft ganz spezielle Anforderungen an die Hardware-Leistung des Rechners. Mit zunehmender Feinheit der Vernetzung steigt der Rechenaufwand enorm, weshalb es wichtig ist, die entsprechenden Komponenten wie Prozessor, Arbeitsspeicher und Festplatte so auszuwählen, dass diese optimale Voraussetzungen für den Lösungsprozess bieten. Erfahren Sie in diesem Artikel alles Notwendige zur Hardware-Konfiguration einer FEM-Workstation.

Link-Sammlung zur FEM-Berechnung und -Simulation

Diese Link-Sammlung biete eine Vielzahl von nützlichen und informativen Artikel rund um das Thema der Finite-Elemente-Methode (FEM). Des Weiteren sind zahlreiche Anwendungstipps, Informationen über FE-Programme, sowie Video-Tutorials und Webinare enthalten.

Statischer Nachweis unter Berücksichtigung der plastischen Reserven durch materielle Nichtlinearitäten

Bei der linearen Berechnung von Bauteilen mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) kommt es an lokalen Kerben oft zu sehr hohen Spannungen, die die Streckgrenze überschreiten. In diesem Artikel betrachten wir, wie viele dieser Bauteile trotzdem mit einer plastischen Rechnung nachgewiesen werden können. Außerdem wird gezeigt, wie groß die Reserven bei scharfen Kerben sein können.

Hydraulisches Vorspannen von Schraubenverbindungen – Analyse per FEM

In diesem Artikel werden der Anziehfaktor und die Rückfederungsverluste beim hydraulischen reibungs- und torsionsfreien Anziehen von Schraubverbindungen diskutiert und beispielhaft an einer Mehrschraubenverbindung berechnet.


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