Konvertierung von FE-Netzen zwischen den Programmsystemen Z88, Abaqus, Ansys und Nastran

Innerhalb der Forschungsvereinigung Antriebstechnik (FVA) werden verschiedene FE-Programmsysteme eingesetzt. Aufgrund der heterogenen Programmlandschaft existiert eine Vielzahl unterschiedlicher Datenformate, die nicht ohne Weiteres in andere FE-Programmsysteme überführt werden können. Dies behindert die programmübergreifende Verwendung bestehender Modelle und erschwert deren Einsatz außerhalb projektspezifischer Berechnungsketten. Darüber hinaus gibt es keinen einheitlichen Standard für FE-Datenformate, was hinderlich für den projektübergreifenden Wissenstransfer und die Zusammenarbeit innerhalb der FVA ist. Folglich können kleine und mittlere Unternehmen (KMU) das in der FVA vorhandene Wissen aufgrund der mit kommerziellen FE-Programmsystemen verbundenen Kosten häufig nicht umfassend nutzen.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens 972 I wurde ein eigenständiges Konvertierungstool konzipiert und implementiert, das einen Beitrag zur Lösung dieser Problemstellung leistet. Mit diesem steht der Forschungsvereinigung ein leistungsfähiges Werkzeug zur Verfügung, mit dem Strukturinformationen der verschiedenen in der FVA verwendeten FE-Datenformate der Programmsysteme ANSYS, Nastran, Z88 und ABAQUS ineinander sowie in ein entwickeltes, allgemeines JSON-Austauschformat für FE-Strukturdaten überführt werden können. Dies ermöglicht den Mitgliedern der Forschungsgemeinschaft, Strukturinformationen aus bestehenden FE-Berechnungsketten zu nutzen und untereinander auszutauschen, ohne zusätzliche FE-Softwarelösungen zu lizenzieren oder selbst ein Konvertierungstool entwickeln und pflegen zu müssen, was Expertenwissen erfordert und mit erheblichem Zeit- und Entwicklungsaufwand verbunden ist.

Der Ansatz zur Entwicklung des Konvertierungswerkzeugs umfasste mehrere Schritte. Zunächst erfolgte eine Analyse der verschiedenen FE-Datenformate, gefolgt von der Identifikation und Extraktion relevanter Strukturinformationen. Anschließend wurde ein internes Datenmodell entwickelt, das die gesammelten FE-Strukturinformationen mittels speziell entwickelter Parser-Funktionalitäten speichern und mittels Writer-Funktionalitäten in die unterstützten FE-Formate ausgeben kann. Die korrekte Funktionsweise des Konvertierungswerkzeugs wurde anhand von Unit-Tests und FE-Modellen validiert. Das allgemeine interne Datenmodell wurde dabei so konzipiert, dass der FE-Konverter in der Lage ist, die Strukturinformationen informationserhaltig einzulesen und über speziell entwickelte Writer-Funktionalitäten in die entsprechenden Ausgabedateien zu konvertieren. Durch einen hierarchischen Aufbau des internen Datenmodells ist der Konverter auch in der Lage, Hierarchieinformationen zu verarbeiten und auszuschreiben. Die durch das Konvertierungstool gewonnene Interoperabilität fördert die Zusammenarbeit und stärkt die Wettbewerbsfähigkeit der Mitglieder der Forschungsvereinigung.

Das Projekt 972 I der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über Eigenmittel finanziert.