Background: Severe facial trauma is often associated with intracerebral injuries. So it seemed to be of interest to study stress propagation from face to neurocranium after a fistlike impact on the facial skull in a finite element analysis. / Hintergrund: Frakturen des Gesichtsschädels gehen häufig mit intrakraniellen Verletzungen einher. Deshalb erschien es interessant, die Weiterleitung und Verteilung von Spannungen, wie sie bei einem Faustschlag auftreten, vom Gesichtsschädel zum Hirnschädel in einer Finite Elemente Analyse zu untersuchen.

Aus der Einleitung: "Die Vorteile von Dehnschrauben ergeben sich aus der großen Verformung, die bei der Montage eingestellt und mit Hilfe eines taillierten Schafts ermöglicht wird. Zusätzlich zu dem geringeren Schaftdurchmesser erhöht eine größere Länge die Nachgiebigkeit und damit die Längenänderung. Aufgrund dieser hohen Längenänderung benötigen Dehnschrauben keine Schraubensicherung und sind unempfindlicher gegenüber Setzverlusten."

Introduction: Zygomatic fractures form a major entity in craniomaxillofacial traumatology. Few studies have dealt with biomechanical basics and none with the role of the facial soft tissues. Therefore this study should investigate, whether facial soft tissue plays a protecting role in lateral midfacial trauma.

Die Finite Elemente Analyse (FEA) ist aus heutiger Sicht aus dem Produktentwicklungsprozess nicht mehr wegzudenken. Zur Sicherstellung einer kontinuierlich wachsenden Innovationskraft sind viele kleine und mittelständische Unternehmen auf einen wirtschaftlichen Einsatz der FEA angewiesen, weshalb diese vermehrt auf Freeware Programme (z.B. Z88Aurora) zurückgreifen. Die dabei meist verwendete, linear statische Analyse von Einzelkomponenten gehört deshalb bei heutigen Simulationsaufgaben längst zum Tagesgeschäft. Diese isolierte Betrachtung von einzelnen Bauteilen ist allerdings oftmals aufgrund der fehlenden Interaktion mit benachbarten Komponenten nicht realitätsnah, weshalb komplexe numerische Simulationen von Baugruppen herangezogen werden müssen. Die Abbildung der gegenseitigen Wechselwirkung entspricht dabei einer nichtlinearen Randbedingung, da sich der Zustand zwischen den Kontaktzonen (offen oder geschlossen) während des Rechenlaufes ändern kann. Dieser technisch-physikalische Effekt lässt sich in nahezu jedem technischen System – beispielsweise einer Zahnradpaarung, einem Kettentrieb, usw. – beobachten, weshalb dessen Berücksichtigung für die Ergebnisgüte eine große Rolle spielt. Das hierfür in Z88Aurora implementierte Kontaktmodul erlaubt dem Anwender ebendiese Anbindung des elastischen Umfeldes sowie eine Detailbetrachtung der Verbindungsstelle (Kontaktdruck). Die für den industriellen Einsatz essentielle Validität der Berechnungsergebnisse wird anhand analytisch berechenbarer Geometrien, wie etwa einem Zugstab, nachgewiesen. Zusätzlich werden die Benchmark-Tests von der National Agency for Finite Element Methods and Standards (NAFEMS) sowie der Kontakt Patch-Test nach Bathe herangezogen, um die Leistungsfähigkeit und Stabilität des Z88-Kontaktalgorithmus zu erproben. Hierbei wird unabhängig von der Ausprägung des Kontaktabstands und der Oberflächenvernetzung der Bauteile die korrekte Finite-Elemente-Kontaktanalyse anhand der Homogenität der Kontaktdruckverteilung bewertet. Auf Basis dieser Benchmark-Tests und weiterführender Vergleichsrechnungen mit kommerziellen FE-Systemen zeigt sich, dass die Ergebnisse des Kontaktmoduls von Z88Aurora valide sind und die Software für den produktiven Einsatz in der Industrie geeignet ist.

Aus der Einleitung: "Die Vorteile von Dehnschrauben ergeben sich aus der großen Verformung, die bei der Montage eingestellt und mit Hilfe eines taillierten Schafts ermöglicht wird. Zusätzlich zu dem geringeren Schaftdurchmesser erhöht eine größere Länge die Nachgiebigkeit und damit die Längenänderung. Aufgrund dieser hohen Längenänderung benötigen Dehnschrauben keine Schraubensicherung und sind unempfindlicher gegenüber Setzverlusten."

Background: Severe facial trauma is often associated with intracerebral injuries. So it seemed to be of interest to study stress propagation from face to neurocranium after a fistlike impact on the facial skull in a finite element analysis. / Hintergrund: Frakturen des Gesichtsschädels gehen häufig mit intrakraniellen Verletzungen einher. Deshalb erschien es interessant, die Weiterleitung und Verteilung von Spannungen, wie sie bei einem Faustschlag auftreten, vom Gesichtsschädel zum Hirnschädel in einer Finite Elemente Analyse zu untersuchen.

Introduction: Zygomatic fractures form a major entity in craniomaxillofacial traumatology. Few studies have dealt with biomechanical basics and none with the role of the facial soft tissues. Therefore this study should investigate, whether facial soft tissue plays a protecting role in lateral midfacial trauma.

Die Finite Elemente Analyse (FEA) ist aus heutiger Sicht aus dem Produktentwicklungsprozess nicht mehr wegzudenken. Zur Sicherstellung einer kontinuierlich wachsenden Innovationskraft sind viele kleine und mittelständische Unternehmen auf einen wirtschaftlichen Einsatz der FEA angewiesen, weshalb diese vermehrt auf Freeware Programme (z.B. Z88Aurora) zurückgreifen. Die dabei meist verwendete, linear statische Analyse von Einzelkomponenten gehört deshalb bei heutigen Simulationsaufgaben längst zum Tagesgeschäft. Diese isolierte Betrachtung von einzelnen Bauteilen ist allerdings oftmals aufgrund der fehlenden Interaktion mit benachbarten Komponenten nicht realitätsnah, weshalb komplexe numerische Simulationen von Baugruppen herangezogen werden müssen. Die Abbildung der gegenseitigen Wechselwirkung entspricht dabei einer nichtlinearen Randbedingung, da sich der Zustand zwischen den Kontaktzonen (offen oder geschlossen) während des Rechenlaufes ändern kann. Dieser technisch-physikalische Effekt lässt sich in nahezu jedem technischen System – beispielsweise einer Zahnradpaarung, einem Kettentrieb, usw. – beobachten, weshalb dessen Berücksichtigung für die Ergebnisgüte eine große Rolle spielt. Das hierfür in Z88Aurora implementierte Kontaktmodul erlaubt dem Anwender ebendiese Anbindung des elastischen Umfeldes sowie eine Detailbetrachtung der Verbindungsstelle (Kontaktdruck). Die für den industriellen Einsatz essentielle Validität der Berechnungsergebnisse wird anhand analytisch berechenbarer Geometrien, wie etwa einem Zugstab, nachgewiesen. Zusätzlich werden die Benchmark-Tests von der National Agency for Finite Element Methods and Standards (NAFEMS) sowie der Kontakt Patch-Test nach Bathe herangezogen, um die Leistungsfähigkeit und Stabilität des Z88-Kontaktalgorithmus zu erproben. Hierbei wird unabhängig von der Ausprägung des Kontaktabstands und der Oberflächenvernetzung der Bauteile die korrekte Finite-Elemente-Kontaktanalyse anhand der Homogenität der Kontaktdruckverteilung bewertet. Auf Basis dieser Benchmark-Tests und weiterführender Vergleichsrechnungen mit kommerziellen FE-Systemen zeigt sich, dass die Ergebnisse des Kontaktmoduls von Z88Aurora valide sind und die Software für den produktiven Einsatz in der Industrie geeignet ist.

Drape simulation of textiles is a field of research, which is known in the clothing sector for a long time. The ongoing development of high-performance composites made of textile reinforcements and matrix materials focus the interests on a serial production in many industrial sectors, such as aviation and automotive industries. Challenges occur mainly in the serial production technologies and in supplying concepts for the preform architecture and shape. Research aims on the acceleration of preform manufacturing and the reduction of expensive pretests. Numerical simulation models can help to improve the composite development chain with structure and process simulation. A special challenge in drape modeling is the bending behavior of textiles. This study introduces a novel approach for modeling single textile layers as laminates to gain a correct mechanical behavior, where all deformation mechanisms are uncoupled. The implementation in the finite element software LS-DYNA® is described. An algorithm is introduced which provides the membrane stiffness for each layer of a laminate to fit the measured cantilever bending stiffness of textiles in every bending direction and bending side. The calculated parameters for the laminate formulation result in the requested bending stiffness for the textile layer. The cantilever bending stiffness can be used directly for dimensioning the model.

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