Software: FEM - Tutorial - FEM-Prozess - Simulation: Unterschied zwischen den Versionen
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:* Verknüpfung von Element-Typen (Properties) und Materialien zu Element-Eigenschaften. Die Wahl der Element-Typen richtet sich nach der Netz-Dimension (Stab, Fläche, Körper) und der zu berücksichtigenden Belastungen (Membran, Platte, Schale). | :* Verknüpfung von Element-Typen (Properties) und Materialien zu Element-Eigenschaften. Die Wahl der Element-Typen richtet sich nach der Netz-Dimension (Stab, Fläche, Körper) und der zu berücksichtigenden Belastungen (z.B. für Flächen: Membran, Platte, Schale). | ||
:* Vernetzung entsprechend der zu erwartenden Feldgradienten und den allgemeinen Regeln der Vernetzung. | :* Vernetzung entsprechend der zu erwartenden Feldgradienten und den allgemeinen Regeln der Vernetzung. | ||
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* Vor der Simulation wird auf Grundlage der Modellkonfiguration eine Standard-Konfiguration für die Verwendung des Solvers angeboten:<div align="center"> [[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_FEM-Prozess_-_Simulation_-_means_steuerung.gif| ]] </div> | * Vor der Simulation wird auf Grundlage der Modellkonfiguration eine Standard-Konfiguration für die Verwendung des Solvers angeboten:<div align="center"> [[Bild:Software_FEM_-_Tutorial_-_FEM-Prozess_-_Simulation_-_means_steuerung.gif| ]] </div> | ||
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* Danach sollte die Berechnung im MEANS-Solver fehlerfrei durchlaufen. | * Danach sollte die Berechnung im MEANS-Solver fehlerfrei durchlaufen. | ||
* Bevor man das Fenster von MEANS schließt, sollte man wieder einen Blick auf das dort generierte Kurz-Protokoll werfen, welches alle berechneten Lastfälle auflistet: | * Bevor man das Fenster von MEANS schließt, sollte man wieder einen Blick auf das dort generierte Kurz-Protokoll werfen, welches alle berechneten Lastfälle auflistet: | ||
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* Zahl der Unbekannten (578=Größe der Matrix) | |||
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* Belegter Speicherplatz im Computer | |||
'''Struktur-Volumen / -Masse:''' | |||
* in der benutzten geometrischen Grundeinheit (hier m³ und kg) | |||
'''Material / Properties:''' | |||
* Was wurde wie vielen Elementen zugewiesen | |||
'''Verschiebungen (transmissions):''' | |||
* kleinster und größter Wert in Richtung jeden Freiheitsgrades | |||
* hier maximale "Auslenkung" in X-Richtung=36,5 µm und in Y-Richtung=4,8 µm | |||
* '''''Hinweis:''''' kleinster und größter Wert in Y-Richtung müssten im Betrag gleich sein (wegen Symmetrie). Abweichung resultiert aus unsymmetrischen Netz! | |||
'''Summe Auflagerkräfte:''' | |||
* muss für jeden Freiheitsgrad immer gleich der Summe der eingespeisten Kräfte sein! | |||
'''Spannungen (min/max) im Material:''' | |||
* bei uns in N/m² (Umrechnung in N/mm² mit Faktor 1E-6) | |||
* Spannungen in Richtung der Freiheitsgrade (XX bzw. YY) | |||
* Scherspannung XY (entspricht τ<sub>xy</sub>) | |||
* Vergleichsspannung nach "von-Mises" | |||
'''Spannungen an Eck-Knoten:''' | |||
* Gemittelte Maximal- bzw. Minimalwerte | |||
Nach dem Beenden des MEANS-Solvers lädt FEMAP die von MEANS erzeugten Ergebnisdateien. Dieser Vorgang wird im Nachrichten-Fenster von FEMAP protokolliert. | |||
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Aktuelle Version vom 21. Januar 2013, 13:41 Uhr
Modellberechnung (Simulation)
Unser Finite-Elemente-Modell ist nun fertig, wir erreichten dies in folgenden Schritten:
- 1. Erstellen der Geometrie (Gerüst für das FE-Netz!)
- Wahl des Maßsystems
- Konfiguration der Arbeitsfläche.
- Abstraktion der Bauteilgeometrie auf das zum Vernetzen Notwendige.
- Definieren der für das Vernetzen benötigten Geometrie.
- 2. Zuweisung physikalischer Eigenschaften und Vernetzung
- Definieren der für die Netz-Elemente benötigten Materialeigenschaften (Werte meist aus Material-Bibliothek).
- Verknüpfung von Element-Typen (Properties) und Materialien zu Element-Eigenschaften. Die Wahl der Element-Typen richtet sich nach der Netz-Dimension (Stab, Fläche, Körper) und der zu berücksichtigenden Belastungen (z.B. für Flächen: Membran, Platte, Schale).
- Vernetzung entsprechend der zu erwartenden Feldgradienten und den allgemeinen Regeln der Vernetzung.
- 3. Definieren von Randbedingungen / Belastungen
- Definieren von Belastungsfällen (Load Sets) und Zuweisen der zugehörigen äußeren Belastungen (Flussgrößen in Knoten bzw. Elemente hinein, z.B. Kräfte, Ströme).
- Definieren von "Einspann"-Fällen (Constraint Sets) und Zuweisen der konkreten Zwangsbedingungen (Potentialgrößen vorgeben - schränken die Freiheitsgrade von Teilen des Netzes ein = "Auflager").
Die Modellberechnung ist nun kein Problem (Means > Solve), solange wir dabei keine Fehlermeldungen erhalten:
- Vor der Simulation wird auf Grundlage der Modellkonfiguration eine Standard-Konfiguration für die Verwendung des Solvers angeboten:
- Mit dieser Konfiguration können wir den Solver starten (Save Parameter + Run Solver).
- Achtung: Im MEANS-Fenster wird ein Kurz-Protokoll generiert. Mit größter Wahrscheinlichkeit erscheinen in unserem Beispiel darin Fehlermeldungen in Bezug auf die Jacobi-Determinante:
- Ist dies der Fall, so müssen die Element-Normalen innerhalb des Netzes einheitlich in die richtige Richtung ausgerichtet werden!
- FEMAP muss auf die Beendigung des MEANS-Solvers warten. Dies geschieht über das kleine Quittungsfenster. Hier sollte man erst OK drücken, nachdem man den Inhalt des MEANS-Protokolls gelesen hat!
Ausrichtung der Element-Normalen am Koordinatensystem:
- Durch den Netzgenerator von FEMAP wird diese erforderliche Orientierung der Element-Normalen nicht immer gewährleistet.
- Der Normalen-Vektor der Elemente muss deshalb einheitlich in Z-Richtung des Koordinatensystems ausgerichtet werden (Tools > Check > Normals):
- Nach Auswahl aller Elemente geben wir an, dass alle Elemente angepasst werden sollen und wir den Normalenvektor dafür vorgeben.
- Für die Definition des Normalenvektors werden wir die Vorgabewerte nutzen (=Einheitsvektor in Z-Richtung).
- Danach sollte die Berechnung im MEANS-Solver fehlerfrei durchlaufen.
- Bevor man das Fenster von MEANS schließt, sollte man wieder einen Blick auf das dort generierte Kurz-Protokoll werfen, welches alle berechneten Lastfälle auflistet:
Statikberechnung:
- welche Freiheitsgrade berücksichtigt (Verschiebung in X und Y)
- Zahl der Unbekannten (578=Größe der Matrix)
- Frontbreite (belegte Koeffizienten in der Diagonalen)
- Belegter Speicherplatz im Computer
Struktur-Volumen / -Masse:
- in der benutzten geometrischen Grundeinheit (hier m³ und kg)
Material / Properties:
- Was wurde wie vielen Elementen zugewiesen
Verschiebungen (transmissions):
- kleinster und größter Wert in Richtung jeden Freiheitsgrades
- hier maximale "Auslenkung" in X-Richtung=36,5 µm und in Y-Richtung=4,8 µm
- Hinweis: kleinster und größter Wert in Y-Richtung müssten im Betrag gleich sein (wegen Symmetrie). Abweichung resultiert aus unsymmetrischen Netz!
Summe Auflagerkräfte:
- muss für jeden Freiheitsgrad immer gleich der Summe der eingespeisten Kräfte sein!
Spannungen (min/max) im Material:
- bei uns in N/m² (Umrechnung in N/mm² mit Faktor 1E-6)
- Spannungen in Richtung der Freiheitsgrade (XX bzw. YY)
- Scherspannung XY (entspricht τxy)
- Vergleichsspannung nach "von-Mises"
Spannungen an Eck-Knoten:
- Gemittelte Maximal- bzw. Minimalwerte
Nach dem Beenden des MEANS-Solvers lädt FEMAP die von MEANS erzeugten Ergebnisdateien. Dieser Vorgang wird im Nachrichten-Fenster von FEMAP protokolliert.