Software: FEM - Tutorial - FEM-Prozess - Symmetrie

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Symmetrische Probleme

Beim Aufbau des FE-Netzes haben wir bereits die geometrische Spiegel-Symmetrie um die X-Achse berücksichtigt, indem wir nur die obere Symmetriehälfte modellierten:

• Die Einspannung des Teils erfolgt im Beispiel symmetrisch zur geometrischen Symmetrieachse.
• Auch wird durch die angreifende Lastkraft die Symmetrie nicht verletzt.

Wir können deshalb die Simulation mit dem reduzierten Netz durchführen:

• Dabei müssen uns jedoch bewußt sein, dass Lastkräfte, welche zu einer Verformung der geometrischen Symmetrielinie führen würden, mit diesem reduzierten Netz nicht untersucht werden können.
• Für solche unsymmetrischen Belastungen müsste man mittels Mesh - Reflect - Element ... aus der vorhandenen Netzhälfte das komplette Netz für die Platte erzeugen.

Reduziert man ein FEM-Modell unter Ausnutzung von Symmetrien auf die nicht-redundanten Teile, so muss man dass sowohl für die Belastung als auch bei den Zwangsbedingungen berücksichtigen:

• Belastung:
  • An der Blech-Hälfte darf nur die halbe Kraft (=−500N) angreifen.
  • Diese Kraft muss wieder anteilig auf die Knoten verteilt werden.
• Zwangsbedingungen:
  • Festgehalten wird diesmal der mittlere Bereich des Bolzens (repräsentiert durch die Knoten auf dem inneren Halbkreis).
  • Die Fixierung darf nur in Richtung der berücksichtigten Freiheitsgrade erfolgen.
  • Achtung: Zusätzlich resultiert aus der Symmetrie, dass sich die Knoten auf der Symmetrie-Achse nicht in Y-Richtung bewegen dürfen.
• Berechnung:
  • hoffentlich ohne Fehlermeldung!
• Auswertung:
  • Die bisher verwendete Form der Darstellung mit Deformation (Verschiebungen) und Contour (Vergleichsspannung) mit automatischer Skalierung ergibt folgendes Bild:
    
  • Achtung: unbedingt "Contour-Type=Elemental / Data-Conversion=MaxValue" verwenden!

Die automatische Skalierung der Contour-Skale führt zu unübersichtlichen Zahlenwerten für die einzelnen Spannungslevel. Deshalb ist es günstig, die Skale manuell einzuteilen (View - Options bzw. <F6>):

• Die maximale Spannung im Blech liegt bei ca. 220E6 N/m², dies soll das Maximum der Skale werden.
• Das Minimum könnte man auf 20E6 N/m² setzen.
• Wenn wir die Skale z.B. in 20 Stufen unterteilen, stehen schön lesbare Werte an den einzelnen Stufen:
  

Hinweise zur Darstellung:

Es ist günstig, sich die wichtigsten Tasten-Kürzel bzw. Toolbar-Button zu merken:

<F2>=Workplane

Arbeitsfläche mit Raster

<F5>=View Select Datei:Software FEM - Tutorial - button view select.gif

z.B. Wahl der Größen für die Deformation- und Contour-Darstellung

<F6>=View Options

umfassende Einstellmöglichkeiten für "Alles"

<Strg+Q>=Quick Options Datei:Software FEM - Tutorial - button quick options.gif

Wahl darzustellender Geometrie- bzw. Modell-Elemente

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