Konzentriert-parametrische Bibliotheken (0D)
Die Komponentenbibliotheken sind Sammlungen von parametrischen Modellen, die speziell auf die Anforderungen einer Domäne, z.B. Hydraulik oder Pneumatik, zugeschnitten sind.
Hydraulik
Die Hydraulikbibliothek in DSHplus umfasst alle Standardkomponenten, die gewöhnlich zum Aufbau eines Hydrauliksystems benötigt werden. Die grafische Repräsentation der Standardkomponenten ist an der Norm ISO 1219-1 angelehnt. Komplexere Simulationsmodelle bleiben hierdurch für den Fluidtechniker leicht verständlich und der animierte Schaltplan kann sehr gut für didaktische Zwecke genutzt werden.
Zur besseren Übersicht ist die Bibliothek in die Untergruppen Pumpen, Motoren und Zylinder, Wegeventile, Stromventile, Druckventile, Sperrventile, Speicher und Leitungen unterteilt.
Die überwiegende Anzahlt der mehr als 180 Bauteilmodelle ist entsprechend der in der Literatur publizierten mathematischen Modelle aufgebaut und lässt sich mittels Herstellerkatalogdaten parametrieren. Einmal ermittelte Bauteilparameter lassen in eine Datenbank speichern und wiederverwenden.
Für eine detaillierte Analyse stehen für jede Komponentengruppe aber auch physikalisch modellierte Bauteile zur Verfügung. Sollte ein benötigtes Bauteil dennoch nicht in der Bibliothek enthalten sein, so kann es grafisch aus den verfügbaren Bauteilen oder mit Hilfe der Mikrokomponentenbibliothek als Baugruppen aufgebaut und zur Bibliothek ergänzt werden.
Pneumatik
Die pneumatische Bibliothek enthält einen vollständigen Satz von pneumatischen Komponenten, mit denen man eine Vielzahl von Systemen aufbauen und untersuchen kann. Diese Bibliothek wurde in Zusammenarbeit mit dem international anerkannten Institut für Fluidtechnik (IFAS) der RWTH Aachen entwickelt.
Zweck dieser Bibliothek ist, die Entwicklung komplexer pneumatischer Systeme zu unterstützen und deren statisches und dynamisches Verhalten zu untersuchen. Die Berechnung pneumatischer Systeme basiert wie in der Hydraulik vorrangig auf der numerischen Lösung von Differentialgleichungen für die Druckänderung.
Die Simulation von pneumatischen Systemen findet sich heute schwerpunktmäßig in zwei Anwendungen, der Automatisierungstechnik und der Fahrwerkstechnik in Personen-, Nutz- und Schienenfahrzeugen. Dort sind Luftfederungen und Bremsen typische pneumatische Systeme, die sich mit der Simulation untersuchen lassen. In Kombination mit der DSHplus-STC und einem Mehrkörpersimulationsprogramm ergeben sich Fahrzeugmodelle, die eine detaillierte Studie von Komfort und Fahrdynamik ermöglichen. Andere Anwendungsgebiete der pneumatischen Bibliothek sind mechatronische Systeme in der Verpackungsindustrie und Fördertechnik.
Mechanik
Mit der Mechanikbibliothek stehen Elemente zur Verfügung, die es erlauben, eine – wenn auch nur relativ einfache, so aber doch effektive – schwingungsfähige eindimensionale mechanische Struktur aufzubauen.
Grundlagen für die Berechnung mechanischer Bewegungen sind die Newton’sche Bewegungsgleichung für die Translation und der Drallsatz für die Rotation.
Der Aufbau eines mechanischen Systems entspricht der Systematik eines hydraulischen Systems: wie in der Hydraulik jeweils abwechselnd eine Kapazität und ein Widerstand verschaltet werden, wechseln sich in der Mechanik eine Masse und ein kraftbestimmendes Element ab. Mechanische Knoten fassen die Größen Weg und Geschwindigkeit bzw. Winkel und Winkelgeschwindigkeit und Kraft bzw. Moment zu einer Leitung zusammen. Die Aufteilung in die einzelnen Signale ist jederzeit möglich: entweder werden Signale direkt vom Element abgegriffen, oder die Transformerelemente bilden den Übergang vom mechanischen zum Signalknoten.
In vielen Fällen reicht die Betrachtung mechanischer Strukturen im eindimensionalen Fall aus. Mit geringem Aufwand ist es aber auch möglich, eine Translation mit einer Schwenkbewegung zu kombinieren, wenn z. B. asymmetrische Kräfte eine Schiefstellung eines Körpers bewirken können. In der Simulation lassen sich so zum Beispiel die Auswirkungen eines Winkelfehlers in den Führungen des Körpers auf die Positioniergenauigkeit untersuchen.
Regelungstechnik
Die regelungstechnische Bauteilbibliothek von DSHplus dient dazu, den Entwurf von Regelkreisen in fluidtechnischen Anwendungen zu unterstützen und den grafischen Aufbau von Komponentenmodellen zu ermöglichen, für die die übrigen fluidtechnischen Bibliotheken von DSHplus nicht ausreichen. Dafür bedient sich die Bibliothek des Blockschaltbildansatzes.
Die regelungstechnische Bibliothek umfasst Signalquellen, mathematische Ausdrücke, lineare und nichtlineare Funktionen, Kennfelder, Schalter, analoge und zeitdiskrete Regelelemente, Logikbausteine sowie benutzerdefinierbare Funktionselemente.
Partikel und Filter
Die wachsende Komplexität von hydraulischen Systemen macht es immer schwieriger ein adäquates Filterungskonzept zu finden, das eine zuverlässige Ölreinheit in allen Bereichen des Systems garantiert. Die DSHplus Partikel- und Filtersimulation wurde mit dem Ziel entwickelt, einen besseren Einblick in die Partikelverteilung von verzweigten hydraulischen Systemen zu bekommen und hierbei die Wirkung verschiedener Filterungskonzepte zu bewerten.
Mit der Partikel- und Filterungssimulation eröffnet sich die Möglichkeit, die dynamische Verteilung von Partikeln im hydraulischen System zu simulieren. Einerseits kann so das Design eines idealen Filterungskonzepts für zuverlässige Anlageoperation optimiert werden und andererseits zeigt es auch neue Möglichkeiten für eine virtuelle Bedingungsüberwachungsentwicklung auf.
Das Partikelsimulationsmodell selbst ist von Partikelquellen und -senken charakterisiert. Partikelquellen können Belüftungsfilter oder Zylinder sein, die Partikel von der umliegenden Umgebung ansammeln, oder Pumpen und Ventile, die Partikel durch internen Verschleiß generieren. Im Gegensatz dazu reduzieren Partikelsenken wie Filter oder Reservoire die Anzahl von Partikeln im System. Neben diesen zwei Hauptgruppen gibt es auch Übertragungselemente wie Rohre, die die Dynamik von der Partikelverteilung innerhalb des hydraulischen Systems bestimmen. Der Entwicklungsingenieur ist in der Lage, die Teilchengrößenverteilung an jedem Punkt des Systems zu überprüfen, er kann die Reinheit auf diese Art an Standorten von empfindlichen Komponenten wie Servoventilen niedrig halten. Er ist auch in der Lage, das Maß an absorbierter Verschmutzung in verschiedenen Filterelementen zu analysieren, was zu einer besseren Planung von Wartungsfristen und zu kürzeren Ausfallzeiten der Anlage führt. Eine andere Anwendung der DSHplus Partikel- und Filterungssimulation ist die virtuelle Analyse von Anfangsreinigungsverfahren vor Inbetriebnahme eines Systems.
Kundenspezifische Bibliotheken
FLUIDON entwickelt als Dienstleistung kundenspezifische Bibliotheken, die auf die speziellen Anforderungen des Anwenders abgestimmt sind. Typischerweise beinhaltet eine solche Bibliothek Produkte des eigenen Unternehmens.
Eine charakteristische Eigenschaft dieser Bibliotheken sind detaillierte Komponentenmodelle, mit denen qualitativ hochwertige Simulationsergebnisse erzielt werden können und die mit gebrauchsfertigen Parametersätzen ausgestattet sind.
Typische Anwendungsgebiete der kundenspezifischen Bibliotheken sind die Unterstützung von Entwicklungsprojekten im eigenen Hause oder die Weitergabe der Bibliothek an andere DSHplus-Nutzer zur Unterstützung der Kundenakquisition oder Kundenbindung.
Bibliothek für das Stoffdatenhandling von Fluiden
Diese Bibliothek dient der Handhabung von Stoffdaten von Fluiden. Die der Komponente "Fluid" zugewiesenen Fluid-Stoffdaten können aus unterschiedlichen Datenquellen stammen, z.B. aus:
- gleichungsbasierten Fluidbeschreibungen
- kennfeldbasierten Fluiden, welche in der Bibliothek hinterlegt sind
- der Komponente "Custom Fluid", in die der Anwender seine Kennfelder einladen kann
- der gleichungsbasiertem Beschreibung des Standardfluids HLP 46, falls kein Fluid im Modell eingefügt ist
Als neue Stoffeigenschaften wurden außerdem der Bunsenkoeffizient (Maß für das Gaslösevermögen einer Flüssigkeit) und die Dampfdruckkurve hinzugefügt. Mit Kenntnis des Dampfdrucks und des Bunsenkoeffizienten können das druckabhängige Wachstum und der Transport von Dampf- und/oder Gasblasen in flüssigkeitsgefüllten Leitungssystemen abgebildet werden.
