Thermische Analysen

Bei vielen Maschinen führen die Antriebe zu einer ungleichmäßigen Erwärmung der Einzelteile. Die dadurch verursachte thermische Ausdehnung führt zu Längenänderung und inneren Verspannungen. Eine Verschlechterung der Bearbeitungsqualität ist die Folge.

Bei der thermischen FE-Analyse werden Temperaturfelder und ihre Verteilung in Bauteilen und Baugruppen mit Hilfe der FEA ermittelt.

In vielen Fällen wird der eingeschwungene Zustand der Temperaturverteilung ermittelt (statische Analyse).
In manchen Fällen ist jedoch eine dynamische (transiente) Simulation der Temperaturfelder notwendig. Beispielsweise dann, wenn die Wärmequelle beweglich ist und der Wärmeeintrag von der Schnelligkeit der Bewegung abhängig ist.

In einem zweiten Schritt werden die durch die Temperaturdifferenzen verursachten Deformationen und Spannungen berechnet. Die Temperaturlasten werden automatisch aus der vorhergehenden thermischen Simulation übernommen. Hier können auch weitere Lasten auf die Struktur aufgebracht werden.

Eine Schwierigkeit bei der thermischen FE-Analyse ist die korrekte Definition der Randbedingungen. Insbesondere sollen hier Konvektions- und Strahlungskoeffizienten genannt werden. Erst durch genaues Verständnis der Simulationsaufgabe und der physikalischen Phänomene kann ein korrektes Modell entstehen.

Die thermische Analyse führt zu einer Verbesserung der Bearbeitungsqualität von Maschinen.