ISBN: 3540414835
TITLE: FEM-Anwendungen
AUTHOR: Peter Groth
TOC:

1 Die FEM 1
1.1 Geschichtliches ber die Anwendung 1
1.2 Grundlagen der Modellbildung - Modellierung 3
1.3 Fr welchen Anwender geeignet? - Anwender A und B 4
1.4 Intelligentes FEM-Programm = Qualittssicherung 5
1.4.1 Ursachen fr Anwenderprobleme mit der FEM 5
1.4.2 Reduzierung dieser Probleme - die Benutzerschale 6
1.4.3 Erkennen des Problems 1 6
1.4.4 Erkennen des Problems 2 7
1.4.5 Erkennen des Problems 3 7
1.5 Weitere Prfungen zur Qualittssicherung 7
1.6 Das Protokollfile 8
1.7 Programmsteuerung ber Optionsauswahl - das Optionfile 10
2 Die verschiedenen Anwendungsgebiete der FEM 13
2.1 Lineare Statik 13
2.1.1 Mgliche Materialeigenschaften 14
2.1.2 Zur Formulierung des Rechenmodells 15
2.2 Nichtlineare Statik 15
2.2.1 Iterationsmethoden 16
2.2.2 Mgliche Materialeigenschaften 18
2.2.3 Zur Formulierung des Rechenmodells 20
2.3 Stabilittsprobleme 21
2.3.1 Mgliche Materialeigenschaften 22
2.3.2 Zur Formulierung des Rechenmodells 22
2.4 Lineare und nichtlineare Dynamik 22
2.4.1 Lsung von Schallproblemen, Akustik 24
2.4.2 Mgliche Materialeigenschaften 25
2.4.3 Zur Formulierung des Rechenmodells 25
2.5 Stationre und instationre Potenzialprobleme 25
2.5.1 Analogie der Potenzialprobleme 25
2.5.2 Grundlagen der stationren Potenzialprobleme 28
2.5.3 Zur Formulierung des Rechenmodells 28
2.5.4 Mgliche nichtlineare Magnetfeldmodelle 29
2.5.5 Grundlagen der instationren Potenzialprobleme 30
3 Die in den Beispielen verwendeten Elemente des FEM-Programms 33
3.1 Allgemeine Definitionen - Anordnung der Zwischenknoten 33
3.2 Flchenelemente 34
3.2.1 Beanspruchungsarten bei Flchenelementen 35
3.2.2 Drei- und viereckiges Flchenelement mit linearem oder quadratischem Verschiebungsansatz 35
3.3 Raumelemente mit linearem oder quadratischem Verschiebungsansatz 39
3.4 Stabelemente 40
3.4.1 Beschreibung der Stabquerschnittswerte - Property 41
3.4.2 Aussteuerung von Schnittgren 44
3.4.3 Stabelementrandbedingungen (Gelenke, Federn usw.) 45
3.4.4 Stabelement mit konstantem oder geometrisch linear vernderlichem Querschnitt 50
3.4.5 Stabelement mit exzentrischem Knotenanschluss und Wlbkrafttorsion 51
3.5 Grundstzliches zur Elementbeschreibung 54
3.6 Elementqualitt 55
3.6.1 berprfung der Elementqualitt am Balkenmodell 57
3.6.2 Membranelement als Balken 57
3.6.3 Plattenelement als Balken 60
3.6.4 Raumelement als Balken 63
3.6.5 bersicht; Balkentest fr alle Elemente 65
4 Der Einstieg in die FEM durch einfache Beispiele 67
4.1 Das Modell ingo 67
4.2 Ein erstes Beispiel aus der linearen Statik mit Raumelementen 67
4.2.1 Starten des Preprozessors FEMAP 68
4.2.2 Die Geometriebeschreibung (ingog) 68
4.2.3 Material- und Property-Definition 70
4.2.4 Netzerstellung 1. Schritt, rechte Hlfte 71
4.2.5 Netzerstellung 2. Schritt, Spiegelung (ingof) 77
4.2.6 Netzerstellung letzter Schritt, Raumelemente (igor) 79
4.2.7 Modell abschlieen, Randbedingungen und Belastung 80
4.2.8 Starten des FEM-Programms TP2000 84
4.2.9 Verfolgen des Rechenablaufs von TP2000 am Bildschirm 86
4.2.10 Optionen ndern; Zwischenknoten einfgen 90
4.3 Wiederholung des ersten Beispiels mit realittsgetreuer Belastung 96
4.4 Ausgabedaten des FEM-Programms, das Protokollfile ingor1-s.prt 100
4.5 Beispiel aus der linearen Statik mit Schalenelementen (ingos) 106
4.6 Beispiel aus der linearen Statik mit Membranelementen (ingom) 114
4.6.1 Lastfall 1 ohne Kontaktanalyse; Vergleich Raum-, Schalen- und Membranelement 116
4.6.2 Lastfall 1 mit Kontaktanalyse ohne Reibung (ingomk) 118
4.6.3 Lastfall 1 mit Kontaktanalyse mit Reibung 127
4.7 Beispiel aus der linearen Statik mit rotationssymmetrischen Elementen (ingort) 130
4.8 Beispiel aus der nichtlinearen Statik mit rot.symm. Elementen mit Fliegesetz und groen Verformungen (ingorn) 138
4.9 Beispiel aus der nichtlinearen Statik mit rot.symm. Elementen, Gummimaterial und Kontakt gegen starren Rand (ingorg) 145
4.10 Beispiel aus der Stabilitt mit Schalenelementen, Berechnung der kritischen Beullasten und -formen (ingoss) 154
4.11 Beispiel aus der linearen Dynamik mit rot.symm. Elementen, Berechnung der unteren Eigenfrequenzen und -formen (ingord) 155
4.12 Der Einfluss der Vorspannung in der Dynamik 163
4.13 Beispiel aus der linearen Dynamik mit rot.symm. Elementen, Vergleich statische Last mit Stobelastung (ingors) 166
4.14 Beispiel aus der linearen Dynamik mit Schalenelementen mit Fupunkterregung = Erdbeben (ingoeb) 174
4.15 Beispiel aus der linearen Dynamik mit Membranelementen, Beispiel ingom als Akustikproblem (ingoak) 182
4.16 Beispiel aus stationren Potenzialproblemen mit rot.symm. Elementen, Temperaturverteilung mit Statik (ingorp) 189
4.17 Beispiel aus instationren Potenzialproblemen mit rot.-symm. Elementen, zeitabhngige Erwrmung; mit Statik (ingori) 201
4.18 Beispiel aus stationren Potenzialproblemen mit rot.symm. Elementen Magnetfeldberechnung (ingorm) 213
5 Spezielle, praxisnahe Beispiele 221
5.1 Beispiel aus der linearen Statik mit Stabelementen, einfacher Kran (kran) 221
5.1.1 Ziel dieser Aufgabe 221
5.1.2 Eigenschaften von Stabelementen 222
5.1.3 Einfhrungsbeispiel Teleskopmast 225
5.1.4 Das Drehgestell mit Kugeldrehkranzverbindung 229
5.1.5 Der Turm 244
5.l.6 Der Ausleger mit Abspannsttzen 248
5.1.7 Verbindungselemente - Seile, Bolzen, Stangen 254
5.1.8 Randbedingungen, Eigengewichtsbelastung 259
5.1.9 Bestimmung der Gewichte, Massenschwerpunkt 261
5.1.10 Verkehrslasten, das erste Rechenergebnis 264
5.1.11 Krafverteilung im Drehkranz 269
5.1.12 Untersuchung beliebiger Auslegerstellungen, Windlast 270
5.1.13 Kritische Lastfallkombination nach "Theorie 2. Ordnung" 274
5.1.14 Dynamische Analyse, Standsicherheitsnachweis bei Erdbeben 277
5.2 Beispiel aus der Medizintechnik, Spannungsverteilung im Oberschenkelknochen (knoch) 287
5.3 Ein Beispiel aus der Mikrosystemtechnik, Verformung und Spannungsverteilung in einem Sensor (sensor) 299
5.4 Kragtrger aus Stabelementen mit Wlbkrafttorsion (woelb) 305
6 Weitere wichtige und ntzliche Funktionen des FEM-Programms 313
6.1 Rotationssymmetrische Elemente mit allgemeiner Belastung (Fourier-Element) 313
6.1.1 Allgemeine Belastung bei Fourier-Elementen 314
6.1.2 Standardrandbedingungen 317
6.1.3 Knotensonderrandbedingungen (Fourier) 318
6.1.4 Stabelementsonderrandbedingungen (Fourier) 318
6.1.5 Mgliche Belastungen bei Fourier-Elementen 318
6.1.6 Eingabe der Belastung bei Fourier-Elementen 321
6.1.7 Kontrolle ber Fourier-Synthese 322
6.1.8 Ergebnisausgabe bei Fourier-Elementen 323
6.1.9 Anwendung der Fourier-Elemente 324
6.2 Laminatelemente 325
6.2.1 Vergleichsspannungen bei Laminatelementen, Reservefaktor R.F. 327
6.2.2 Zusatzeingabe fr Laminatelemente 328
6.2.3 Anwendung der Laminatelemente 331
6.3 Wichtige Warnungen am Bildschirm, was ist zu tun? 332
7 Installationsanleitung und Trainingsmanual WTP2000 337
7.1 Hardwareanforderungen 337
7.2 WTP2000 Trainingsversion 338
7.3 Trademark Information 338
7.4 Installation des FEM-Programms TP2000 338
7.4.1 Installationsverzeichnis 338
7.4.2 Installation 339
7.5 Installation von FEMAP (Demoversion) 342
7.5.1 FEMAP-Voreinstellungen; Materialdatenbank 343
7.5.2 Installation und Anwendung der Materialdatenbank 343
7.5.3 FEMAP Interfaces 344
7.6 Vollversion von WTP2000 345
7.6.1 Installation der Vollversion von TP2000 345
7.6.2 Installation der Vollversion von FEMAP 347
7.7 WTP2000 Dokumentation und Hilfe 347
7.8 Ihre erste FEM-Berechnung mit WTP2000 348
7.8.1 Die ersten Schritte mit WTP2000 Balkenmodell 348
7.8.2 Erzeugung des Finite-Elemente-Modells in FEMAP (Preprocessing) 348
7.8.3 FEM-Berechnung mit WTP2000 349
7.8.4 Darstellung der Berechnungsergebnisse mit FEMAP (Postprocessing) 351
7.9 Beispiel 1: Schalenmodell 352
7.9.1 Erzeugen der Geometrie 353
7.9.2 Definition des Materials und der Property 358
7.9.3 Generierung der Knoten und Elemente (Vernetzung) 359
7.9.4 Definition von Randbedingungen und Lasten 361
7.9.5 Modellprfung 365
7.9.6 FEM-Berechnung mit TP2000 365
7.9.7 Darstellung der Berechnungsergebnisse mit FEMAP (Postprocessing) 368
7.9.8 Ergebnisdiskussion 370
7.10 Beispiel 2: Volumenmodell 378
7.10.1 Voreinstellungen 378
7.10.2 Erzeugung der Geometrie 379
7.10.3 Definition von Randbedingungen und Lasten 386
7.10.4 Automatische Vernetzung 388
7.10.5 FEM-Berechnung 390
7.10.6 Auswertung und Darstellung der Berechnungsergebnisse 391
8 Das bungsprogramm WR2000 397
8.1 Leistungsumfang WTP2000 Version 6.4 397
8.1.1 Fr den Anwender A 398
8.1.2 Fr den Anwender B zustzlich 398
8.2 Das WTP2000-Optionfile 399
8.3 In WTP2000 verwendete Files 409
8.3.1 Workfiles (DA-Files) der Database 410
8.3.2 Aufbau der Workfiles gem Optionfile 410
8.3.3 Verwendung der Workfiles 411
8.3.4 Temporre TP-Files (sequentielle Files) 412
8.3.5 Projektabhngige Files (sequentielle Files) 412
8.4 Anhang: Die wichtigsten FEMAP-Mens in deutsch 413
8.5 Anhang: Verwendete Einheiten 417
Literatur 419
Sachverzeichnis 421
END
