Thermische Berechnung

Die thermische Berechnung mittels FEM-Berechnung ist für verschiedene Anwendungsfälle zielführend. Wir führen für unsere Kunden die thermische Berechnung für folgende Fragestellungen durch:

  • Temperaturberechnung zur Ermittlung der Bauteilbeanspruchung
  • Berechnung der Temperaturverteilung in Elektronikkomponenten
  • Simulation der Wärmebehandlung von Bauteilen
  • Simulation der Temperaturverteilung infolge des Fertigungsprozesses

 

Temperaturberechnung zur Ermittlung der Bauteilbeanspruchung

Bei vielen Maschinen stellen die infolge thermischer Belastungen induzierten Beanspruchungen, wie diese beispielsweise bei den Anfahr- und Abfahrvorgängen von Gasturbinen und Wärmetauschern auftreten, die bemessungsrelevanten Beanspruchungsgrößen dar. Aber auch bei kleinen Bauteilen wie Einspritzdüsen von Spritzgussmaschinen spielt die Kenntnis des instationären Temperaturfeldes eine wesentliche Rolle.

 

Berechnung der Temperaturverteilung in Elektronikkomponenten

Für die Berechnung der Temperaturverteilung beim Betrieb von Leiterplatten, Messgeräten oder optischen Geräten bietet das Programm ANSYS Icepak die Möglichkeit einer gekoppelten Simulation von Thermik und Strömungsmechanik. Somit können wir für Sie, effizient und kostengünstig, die Wärmeentwicklung und Wärmeabfuhr durch z.B. Lüftungskanäle Ihrer Elektronikkomponenten ermitteln.

 

Simulation der Wärmebehandlung von Bauteilen

Durch die Simulation der Wärmebehandlung z.B. für das lokale Spannungsarmglühen von Schweißnähten durch induktive Verfahren, lässt sich im Vorfeld das Setup der Wärmebehandlung optimieren. Der Prozess kann so sicher und effizient durchgeführt werden.

 

Simulation der Temperaturverteilung infolge des Fertigungsprozesses

Bei der additiven Fertigung spielt die Temperaturentwicklung infolge des Fertigungsprozesses eine wichtige Rolle, da diese zu einer Verformung der Bauteile führt. Durch eine thermische Simulation lässt sich die Geometrie, sowie die Stützstruktur optimieren und somit die Passgenauigkeit der Bauteile erhöhen.

 

Wir verfügen über jahrelange Erfahrung in der Durchführung stationärer und instationärer Temperaturfeldberechnungen für unterschiedliche Branchen und Bauteile. Für ein aussagekräftiges Ergebnis der FEM-Berechnung werden Temperaturabhängige Werkstoffdaten berücksichtigt. Aus der Literatur, aus Regelwerken oder mit Hilfe von begleitenden Strömungssimulationen können notwendige Wärmeübergangskoeffizienten bestimmt werden um eine realistische Randbedingung zur Umgebung sicherzustellen. Auch der Einfluss durch Wärmestrahlung kann in einer thermischen Berechnung erfasst werden. Analog zur Regelungstechnik können PID-Regler für beheizte oder gekühlte Bauteilbereiche für die thermische Berechnung berücksichtigt werden.

Falls durch das mechanische Verhalten wesentliche Temperaturänderungen erfolgen, kann auch eine gekoppelte thermomechanische Simulation erfolgen. Dies kann sinnvoll sein wenn z.B. durch Reibung oder große Dehnungen mechanische Energie in Wärme umgewandelt wird.

 

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Abschlussarbeiten zum Thema „Thermische Berechnung“:

  • Schulze Spüntrup, H.
    Untersuchung der Rissspitzenbeanspruchung an Gehäusekomponenten von Turbinen unter vorwiegend thermischer Belastung mit Hilfe der FE-Methode, 2014