Finite-Elemente-Löser CFS++

Überblick

Dem Lehrstuhl für Sensorik steht im Bereich der Simulation und Strukturoptimierung ein umfangreiches, eigenentwickeltes Softwarepaket CFS++ (Coupled Field Simulation) zur Verfügung. Basierend auf der Methode der Finiten Elemente (FEM) können hiermit v.a. gekoppelte Feldprobleme (Piezo-Akustik, Elektro-Mechanik, Magneto-Mechanik, Magnetostrikition, Fluid-Struktur-Kopplung, Aeroakustik) sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich untersucht werden. Weiterhin sind spezielle Materialmodelle (Hysterese, Makro-Mikromodellierung) enthalten. Aufgrund der modularen und objektorientierten Struktur wird die Software im Rahmen von wissenschaftlichen Arbeiten ständig erweitert.

Die Strukturoptimierung beinhaltet Topologieoptimierung im Bereich der Mechanik, Piezoelektrik und Akustik. Des weiteren die Materialoptimierung in der Mechanik.

Die vielfältigen Einsatzbereiche von CFS++ am LSE umfassen u.a.

  • Simulation von piezoelektrischen / magnetischen Wandlern
  • Inverse Materialdatenbestimmung (Hysterese, nichtlineare Materialkurven)
  • Verifikation von aeroakustischen Berechnungen
  • Einsatz in der Lehre (2 Vorlesungen)

Die Entwicklung geschieht an den Lehrstühlen:

  • Lehrstuhl für Sensorik
  • Gruppe Applied Mechatronics – Alpen Adria Universität Klagenfurt
  • Lehrstuhl für Angewandte Mathematik II

Im Rahmen der Ausgründung der Simetris GmbH existiert zudem eine kommerzielle Variante der FEM-Software.

 

Schema für gekoppeltes Feldproblem

Referenz

Kaltenbacher. Advanced simulation tool for the design of sensors and actuators. Procedia Engineering. 5:597-600. 2010

 

Anwendungsbeispiele

Emittierter Schall einer Löschspule (Magneto-Mechanik-Akustik)