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Mapping

Für den Datentransfer zwischen den Modellen der Prozess- und Struktursimulationen im Langfaser- und Endlosfaserbereich steht eine formatunabhängige Schnittstelle zur Verfügung. Das Schema des Datentransfers zwischen den Modellen zweier Simulationsschritte ist in der untenstehenden Abbildung dargestellt. Für jedes Element des Quell-Netzes sind Rohinformationen (in Form von Faserorientierungen, Schichtdicken, Faservolumengehalten, Lagennummern u. a.) vorhanden, die auf die Elemente des Ziel-Netzes übertragen werden. Für diese Übertragung ist es wichtig, dass eine formatunabhängige Schnittstelle zur Verfügung steht, die von der Software (z.B. ABAQUS, Moldflow, PAM-RTM, OpenFoam) und vom Datenformat der einzelnen Simulationsschritte unabhängig ist. Dies bedeutet zum einen, dass das Austauschformat (Datenformat und Datenstruktur) der zu transferierenden Informationen einheitlich sein muss. Zum anderen muss der Mapping-Algorithmus, mit dem die Informationen von einem auf das nächste Finite-Elemente- oder Finite-Volumen-Netz übertragen werden, robust und anwendbar sein für die zu transferierenden Daten und Modellarten.
 

Abb. 1: Mapping-Prozess zur Übertragung von Prozesssimulationsergebnissen auf nachfolgende Simulationsschritte [2].
 

Als Austauschformat wird eine Datenstruktur im VTK-ASCII-Format verwendet. Die vtk Datenstruktur enthält neben den zu transferierenden faserverbundspezifischen Materialdaten (z.B. Faserorientierungen) auch Netzdaten (Knoten, Elemente), um den Transfer zwischen verschiedenartigen Netzen zu ermöglichen. Als Mapping-Software wird MpCCI MapLib von Fraunhofer SCAI eingesetzt. Die Mapping-Bibliothek MapLib bietet eine Vielzahl von Methoden zur Übertragung physikalischer Größen zwischen Simulationsmodellen mit unterschiedlichen Netzen. Sie ist als Rechenkern der Code-Kopplungsumgebung MpCCI darauf ausgelegt, größte Rechenmodelle effizient zu verarbeiten. Anwender können mit MapLib auch ihre eigenen CAE-Umgebungen erweitern. Für uns besteht zudem die Möglichkeit, in Zusammenarbeit mit Fraunhofer SCAI die Mapping-Bibliothek für faserverbundspezifische Anforderungen zu erweitern, und damit die CAE-Ketten für Lang- und Endlosfaserverbunde gezielt weiterzuentwickeln.

[1] Kärger, L.; Schön, A.; Fritz, F.; Böhler, P.; Magagnato, D.; Fischer, S.; Henning, F.: “Aufbau einer durchgängigen CAE-Kette durch Verknüpfung von Drapier-, Formfüll- und Struktursimulation zur ganzheitlichen Bewertung von Bauteilen aus Hochleistungsfaserverbunden “. In: A. Wanner, K. A. Weidenmann, Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde 2013 Proceedings, ISBN 978-3-00-042309-3, pp. 568-573, 2013.

[2] Kärger, L.; Bernath, A.; Fritz, F.; Galkin, S.; Magagnato, D.; Oeckerath, A.; Schön, A.; Henning, F.: Development and validation of a CAE chain for unidirectional fibre reinforced composite components. Composite Structures 132: 350–358, 2015. http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.05.047

[3] Kärger, L.; Galkin, S.; Zimmerling, C.; Dörr, D.; Schirmaier, FJ.; Oeckerath, A.; Wolf, K.; Linden, J.: Con-tinuous CAE chain for composite design, established on an HPC system and accessible via web-based user-interfaces. Proceedings of NAFEMS World Congress, Stockholm, 2017.

[4] Kärger, L.; Galkin, S.; Zimmerling, C.; Dörr, D.; Linden, J.; Oeckerath, A.; Wolf, K.: Forming optimisation embedded in a CAE chain to assess and enhance the structural performance of composite components. Composite Structures 192: 143-152, 2018. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.02.041

[5] Hohberg, M.; Kärger, L.; Hrymak, A.; Henning, F.: Prozesssimulation von Sheet Molding Compound (SMC) als Schlüssel zur integrierten Simulationskette. NAFEMS Magazin 42: 49-56, ISSN 2311-522X, 2017