Software: FEM - Tutorial - Software

Verwendete Software

Bei der Auswahl der für die Übung genutzten Software wurden folgende Aspekte berücksichtigt:

Der FEM-Prozess sollte für den Nutzer möglichst transparent bleiben.
Die verwendeten Begriffe auf der Benutzeroberfläche sollten weitestgehend dem allgemeinen Fachsprach-Niveau auf dem Gebiet der FEM entsprechen.
Die typischen Fehlermöglichkeiten bei der FEM-Anwendung sollten reproduzierbar sein.
Die Software sollte von allen Interessenten ohne großen zeitlichen und finanziellen Aufwand beschafft und genutzt werden können.

Die Wahl viel nach einigen Recherchen auf zwei FEM-Systeme und einen zusätzlichen FEM-Solver:

FEMAP war ursprünglich ein FEM-Pre- und Postprocessor, der mit unterschiedlichsten CAD- und FEM-Systemen zusammenarbeiten kann. Erst in neueren Versionen verfügt es über eigene Solver (Gleichungslöser zur Berechnung des Finite-Elemente-Modells). Es können beliebige (geeignete) Solver eingebunden werden.
Mit Tausenden Installationen handelt es sich um kein Exotensystem, sondern es ist eines der Standardprogramme für die Bildung von FEM-Modellen sowie die Auswertung von FEM-Berechnungen.
Da es sich um ein universelles FEM-System für unterschiedlichste Solver und physikalische Domänen handelt, orientiert es sich in seiner Funktionalität nur am verallgemeinerten FEM-Prozess.
Dieses Programm der Firma Unigraphics Solutions Inc. wird seit deren Übernahme durch den Siemenskonzern im Jahre 2007 von Siemens Automation and Drives vertrieben. Dort kann man eine kostenlose Demo-CD der aktuellen FEMAP-Version bestellen. Nach der Installation läuft FEMAP ohne Freischaltung als Demo-Version (eingeschränkt auf 300 Knoten bzw. Elemente).

Obwohl die Demo-Version von FEMAP einen eigenen Solver mitbringt (NX-Nastran), wird für diese Übungen ein separater Solver verwendet, der von Prof. Dr.-Ing. Hartmut Kühn (HTW-Dresden) entwickelt wurde.
Es handelt sich hier um eine eingeschränkte Version (2000 Knoten) des Solvers, welcher im FEM-Systems MEANS implementiert ist (Vertrieb des Komplettsystems über Ing.büro HTA-Software: http://www.femcad.de).
Durch die Eigenschaften des MEANS-Solvers können einige Beschränkungen des verwendeten FEMAP-Systems gemindert werden (Knotenanzahl und Berechnung unterschiedlicher Lastfälle mit einem FE-Modell).
Achtung: Die im Folgenden beschriebene Installation setzt ein FEMAP der Version 9.1 voraus! Die Schnittstelle zwischen dem MEANS-Solver und FEMAP ist nur in dem Umfang realisiert, wie es im Rahmen dieser Lehrveranstaltung benötigt wird. Darüber hinaus gehende Funktionalität kann in der vorliegenden Konfiguration nicht garantiert werden.

Es handelt sich um ein FEM-Programm zur Berechnung von 2D- und axialsymmetrischen Problemen:
- niederfrequente magnetische Felder
- elektrostatische Felder
- elektrische Flussprobleme
- Wärmeleitungsprobleme.
Dieses FEM-System wurden von David Meeker entwickelt.
Neben den numerischen Qualitäten dieses Programms spricht auch der "Freeware"-Status für den Einsatz zu Lehrzwecken. Es kann kostenlos unter http://femm.foster-miller.net/ geladen und als Vollversion genutzt werden.
Da es sich hierbei um ein "spezialisiertes" FEM-Programm handelt, tritt der allgemeine FEM-Prozess nicht mehr so deutlich in den Vordergrund. So erhält man also bereits im Rahmen dieser Übungen einen Eindruck von unterschiedlichen Benutzeroberflächen.

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