FSI Simulation einer Fahrzeugtürdichtung

Das ADINA System wird extensiv für die Lösung komplexer Probleme der Fluid-Struktur-Interaktion eingesetzt. Ein interessantes Beispiel für eine solche Anwendung ist die Simulation einer Fahrzeugtürdichtung. Die Dichtung besteht aus Gummi und umschließt einen luftgefüllten Raum. Wenn die Dichtung zusammengedrückt wird, strömt die Luft durch kleine Öffnungen aus. Das zu erwartende Energieniveau zum Komprimieren der Dichtung sowie das Verhalten der Dichtung in Abhängigkeit von der Schließgeschwindigkeit können durch diese Analyse effizient vorherbestimmt werden.

Die Simulation des Zusammendrückens der Dichtung ist ein stark gekoppeltes FSI Problem mit hohen Dehnungen und Kontaktbedingungen für das Gummi. Der luftgefüllte Hohlraum unterliegt extremer Geometrieänderung, während die Luft durch die Öffnungen nach aussen gedrückt wird. Die Lösung dieses Problems erfordert den Einsatz einer leistungsstarken Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE)Formulierung zur Netzanpassung.
Die Animation zeigt die Spannungen in der Dichtung und gleichzeitig den Druck und die Strömungsgeschwindigkeit der Luft während der Deformation der Dichtung.
Abbildung 1 zeigt die verformte Geometrie und die Strömungsgeschwindigkeit der Luft. In Abbildung 2 sind die Kraft-Weg-Kurven für verschiedene Schließgeschwindigkeiten dargestellt. Es ist klar zu erkennen, daß die Schließgeschwindigkeit einen erheblichen Einfluß auf das Verhalten der Dichtung hat und die Nachgiebigkeit der Dichtung daher immer nur in Zusammenhang mit der Verformungsgeschwindigkeit sinnvoll quantifiziert werden kann.

Abbildung 1 : Verformte Geometrie und Strömungsgeschwindigkeit

Abbildung 2 : Kraft-Weg-Kurven in Abhängigkeit von der Verformungsgeschwindigkeit

Diese Berechnung zeigt anschaulich, daß komplexe industrielle Probleme durch den Einsatz von ADINA gelöst werden können.