PERMAS

PERMAS ist ein allgemein einsetzbares Finite-Elemente-Programm. Es wird von der Firma INTES GmbH, Stuttgart weiterentwickelt und eignet sich vor allem zur linearen und nichtlinearen Strukturmechanikberechnung, der Fluid-Struktur-Kopplung in der Akustik, zur Analyse von elektromagnetischen Feldern und der Wärmeleitung inklusive Strahlungsaustausch. Dazu gibt es eine voll integrierte Optimierungsfunktionalität für Topologie-/Dimensionierung-/Formfindung (auch in Kombination) und für ein robustes Optimum (stochastische Parameter). Als reine Berechnungssoftware ist keine graphische Interaktion vorgesehen. Diese erfolgt über separate Programme.

PERMAS
Verzahnungsberechnung
Basisdaten
Entwickler	INTES GmbH
Aktuelle Version	20 (Juli 2024)
Betriebssystem	Linux, Windows
Programmier­sprache	Fortran, C
Kategorie	FEM-Programm
Lizenz	Kommerziell (EULA)
deutschsprachig	nein
INTES.de

Beschreibung

Die native Eingabe erfolgt über eigene Datenformate für die Modellbeschreibung und die Absteuerung der Berechnung. Neben dem eigenen GUI, VisPER erlauben zahlreiche Schnittstellen zu Pre- und Postprocessoren wie z. B. ANSA, HyperMesh, MEDINA, Simcenter(NX), sowie direkte (Eingabe-)Schnittstellen zu Solvern wie Abaqus oder Nastran einen flexiblen Einsatz in der Simulationsprozesskette. Dazu gehört auch eine effiziente Anbindung an Mehrkörpersimulation (MKS, morembs). Mit Hilfe des IDEAS Universalfileformats kann auch ein Abgleich mit Messmodellen erfolgen. Speziell für anspruchsvolle und komplexe Aufgabenstellungen steht eine Task-Graph basierte, generelle Parallelisierung zur Verfügung. Mit der Open Telecom Cloud steht ein Cloud-Computing-Service zur Verfügung. Als Betriebssysteme stehen neben Linux auch Windowsplattformen zur Verfügung.

Geschichte

Die Wurzeln von PERMAS datieren auf Anfang der 60er-Jahre, als am Institut für Statik und Dynamik der Universität Stuttgart das Programmsystem ASKA unter der Leitung von John Argyris als eine Pioniersoftware dieser Technologie entwickelt wurde. Einige der Autoren entschlossen sich 1984 zu einer Ausgründung, um eine stetige Entwicklung zu ermöglichen. Ende der 80er-Jahre wurde eine neue Programmgeneration realisiert, die nachfolgend als PERMAS-Version 5 1993 erstmals vermarktet wurde. Diese Neuentwicklung trug der stürmischen Entwicklung auf dem Hardwaremarkt (z. B. mit Vektorisierung und RISC Architektur) Rechnung und bildete die Basis für ein generelles Parallelisierungskonzept: PTM (Parallel Task (graph) Manager). Seither erfolgt ein umfangreicher funktionaler Ausbau, auch im Rahmen von Forschungsprojekten, z. B. Optiamix.

Neben dem Stammsitz in Deutschland (Stuttgart) ist INTES mit eigenen Niederlassungen in Frankreich und Japan selbst tätig. In weiteren Ländern gibt es Vertriebspartner (wie z. B. China, Korea, Indien).

Schichtversagen (Bild:VisPER)

Anwendungsgebiete

• Einsatzgebiete: Steifigkeit, Festigkeit, Kontakt, Schwingungen (auch stochastisch), Akustik, Stabilität (z. B. Bremsenquietschen), Temperatur- und elektromagnetische Felder, Lebensdauer, Qietsch- und Rattergeräusche
• Branchen: Automobil, Luft- und Raumfahrt, Maschinenbau, Schiffbau und Bauwesen, Windenergie
• Besonderheiten: Große Modelle, extreme Rechenleistung durch spezielle Algorithmen (z. B. für Kontaktanalyse), Vektorisierung, Parallelisierung und GPU Nutzung (auch simultan). Ein Modell für alle Anwendungsgebiete, detaillierte Modellprüfung und hohe Genauigkeit. Integrierte, vielfältige Optimierungsmethoden (Topologie-, Form-, Dimensionierung und deren Kombination), Zuverlässigkeitsanalyse (robust design) und Sampling (DOE)

Verbreitung

Entwurfsraum, Volumenselektion, geglättete Hülle (VisPER)

• Deutschland: Automobil- und Zulieferindustrie, Werkzeugmaschinen, Windenergie
• Frankreich: Raumfahrt und Schiffbau
• Italien/Schweiz: Automobil
• Japan: Automobil- und Zulieferer
• Korea: Automobil
• Südafrika: Bauingenieurwesen
• USA/Brasilien: Automobil- und Zulieferindustrie
• Indien: Auto- und Zulieferer
• Tschechien: Ingenieurdienstleister/ Zulieferindustrie
• China: Schienenfahrzeuge

Literatur

• John H. Argyris: ASKA – Automatic System for Kinematic Analysis: A universal system for structural analysis based on the matrix displacement (finite element) method. In: Nuclear Engineering and Design. Vol. 10, Nr. 4, Dezember 1969, S. 441–455.
• R. Helfrich: Die Portierung des FEM-Softwaresystems Permas auf Verschiedenartige Rechenanlagen. In: A. Reuter (Hrsg.): GI - 20. Jahrestagung I. Informatik-Fachberichte. vol 257. Springer, Berlin, S. 585–599.
• Markus Ast, T. Jerez, Jesus Labarta, Hartmut Manz, Andres Perez, Uwe Schulz, Jaume Sole: Runtime parallelization of the finite element code PERMAS. In: International Journal of High Performance Computing Applications. Band 11, Nr. 4, S. 328–335.
• Cédric Thémiot, Vincent Le Gallo, Jean-Marc Carrat: Design optimization and test campaign of a 1/50 th ARIANE 5representative dynamic model subjected to blast waves. 0.13009/EUCASS2017-80, 7TH EUROPEAN CONFERENCE FOR AERONAUTICS AND SPACE SCIENCES (EUCASS), Milan, Italy, 3-6 July 2017
• Nils Gräbner: Analyse und Verbesserung der Simulationsmethode des Bremsenquietschens. Dissertation. Berlin 2016.
• Armin Beckert, Holger Wendland: Multivariate interpolation for fluid-structure-interaction problems using radial basis functions. Elsevier, 2001.
• S. Carvajal, D. Wallner, R. Helfrich, M. Klein: Excellent Brake NVH Comfort by Simulation – Use of Optimization Methods to Reduce Squeal Noise. SAE Technical Paper 2016-01-1779, 2016, doi:10.4271/2016-01-1779.
• B. Kirchgässner: Finite Elements in Rotordynamics. Elsevier, Procedia Engineering 144 (2016), S. 736–750.
• Markus Ast, Cristina Barrado, José Cela, Rolf Fischer, Jesús Labarta, Óscar Laborda, Hartmut Manz, Uwe Schulz: Sparse Matrix Structure for Dynamic Parallelisation Efficiency. Euro-Par 2000 Parallel Processing 6th International Euro-Par Conference Munich, Germany, August 29 – September 1, 2000 Proceedings
• U. Schulz: PERMAS Version 5 - A New Generation of Finite Element Software. Proc. of the 7th World Congress of Finite Element Methods, Monte-Carlo, Nov. 1993.
• Manfred Staat, M. Heitzer: Limit and Shakedown Analysis Using a General Purpose Finite Element Code. Proceedings of NAFEMS World Congress '97 on Design, Simulation & Optimisation : reliability & applicability of computational methods ; Stuttgart, Germany, 9 - 11 April 1997, doi:10.21269/1557
• F. Besnier, R. Fischer, B. Kirchgäßner: Coupled Fluid-Structure Analyses on Parallel Systems. Proceedings European Conference on Spacecraft Structures, Materials and Mechanical Testing, Braunschweig, Germany 4-6 November 1998 (ESA SP-428, February 1999).
• R. Helfrich, J. Marchesini: DYNAMIC SUBSTRUCTURING WITH MIXED BOUNDARY CONDITIONS TO COPE WITH COMPLEX STRUCTURAL ASSEMBLIES. Proc. 13th European Conf. on Spacecraft Structures, Materials & Environmental Testing, Braunschweig, Germany, 1–4 April 2014 (ESA SP-727, June 2014).
• T. T. Chau, F. Besnier: Numerical simulation of welding in Shipbuilding. Transactions on the Built Environment vol 68, © 2003 WIT Press, www.witpress.com, ISSN 1743-3509
• M. Staat, M. Heitzer, H. Lang, K. Wirtz: Direct finite element route for design-by-analysis of pressure components. International Journal of Pressure Vessels and Piping 82 (2005) 61-67, www.sciencedirect.com
• Thomas Volzer, Peter Eberhard: MODEL ORDER REDUCTION OF LARGE-SCALE FINITE ELEMENT SYSTEMS IN AN MPI PARALLELIZED ENVIRONMENT FOR USAGE IN MULTIBODY SIMULATION. PAN 2016, doi:10.1515/meceng-2016-0027.

Weblinks

• INTES
• Nafems
• FEA Compare
• Intel