Software: FEM - Tutorial - 2D-Bauteil - Randbedingungen: Unterschied zwischen den Versionen
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#* ''Z88Aurora'' als freie und kostenlose Software ist aus Aufwandsgründen in diesem Sinne "puristisch" mit allen daraus resultierenden Nachteilen! | #* ''Z88Aurora'' als freie und kostenlose Software ist sicher aus Aufwandsgründen in diesem Sinne "puristisch" mit allen daraus resultierenden Nachteilen! | ||
#* Teure kommerzielle Systeme gestatten die Zuweisung von Randbedingungen auch über die Geometrie (wie in der CAD-Belastungsanalyse). | #* Teure kommerzielle Systeme gestatten die Zuweisung von Randbedingungen auch über die Geometrie (wie in der CAD-Belastungsanalyse). | ||
Version vom 27. November 2017, 10:53 Uhr
Knotenmengen selektieren für das Definieren von Randbedingungen (Loads & Constraints)
Randbedingungen
Die bei der CAD-Belastungsanalyse betrachteten Lasten (Loads) und Abhängigkeiten (Constraints) bilden zusammen die Randbedingungen für die Lösung des partiellen Differentialgleichungssystems, welches das Finite-Elemente-Modell repräsentiert:
- Der Konstrukteur als CAD-Anwender dimensioniert seine Bauteile/Baugruppen mit dem Wissen der Technischen Mechanik. Für ihn ist die Unterscheidung in passive Abhängigkeiten (Lagerungen) und aktive Lasten (äußere Kräfte/Momente) normal und deshalb wichtig.
- Klassische FEM-Programme sind häufig etwas "mathematiklastig", weil für sie die Lösung der partiellen Differentialgleichung der Strukturmechanik im Mittelpunkt steht. Pre- und Post-Prozess sind dabei (etwas salopp formuliert) "ein notwendiges Übel", damit der normale Anwender das Gleichungssystem erstellen und seine Lösung interpretieren kann. Aus mathematische Sicht werden deshalb im Pre-Prozess die Abhängigkeiten und Lasten gleichberechtigt als Randbedingungen behandelt.
- Beim Wechsel vom CAD-System auf ein FEM-Programm sollte man sich dieser unterschiedlichen Sichtweisen bewusst werden.
Modellbereiche mit Randbedingungen
Das Finite-Elemente-Modell besteht aus einem Netz Finiter Elemente, welche für den Anwender vordergründig durch ihre Knoten repräsentiert werden:
- Die Lösung der partiellen DGL der Strukturmechanik ergibt primär nur die Koordinaten-Werte für alle Knoten des Netzes.
- Alle Randbedingungen der partiellen DGL der Strukturmechanik wirken nur an Knoten-Teilmengen als
- Vorgaben für Koordinaten-Werten bzw. für deren Änderungsmöglichkeiten (=partielle Ableitung) bzw.
- Kräfte, welche aus äußeren Einflüssen resultieren (z.B. aus Einzelkräften, Flächenlasten, Gravitation)
Bevor man eine Randbedingung dem Finite-Elemente-Netz zuweisen kann, muss man die Knoten-Teilmenge bilden, auf welche diese Randbedingung wirken soll:
- In der CAD-Belastungsanalyse genügt dafür meist ein Mausklick auf eine Kante oder Fläche der Geometrie:
- Damit sind automatisch alle Knoten ausgewählt, welche auf dieser gewählten Geometrie liegen.
- Der Vorteil der Bildung von Knoten-Teilmengen auf Basis von ausgewählter Geometrie besteht vor allem darin, dass nach einer Neuvernetzung automatisch wieder die richtige Knoten-Teilmenge gebildet wird.
- In "puristischen" FEM-Programmen existiert das Finite-Elemente-Netz nach seiner Generierung unabhängig von der Geometrie des modellierten Bauteils:
- Die Bildung der erforderlichen Knoten-Teilmengen für Netz-Kanten, -Flächen oder -Volumina erfolgt direkt anhand der existenten Netz-Knoten.
- Die daraus definierten Knoten-Teilmengen "überleben" deshalb ein Löschen des benutzten Netzes nicht (z.B. bei der Generierung eines besseren Netzes).
- Z88Aurora als freie und kostenlose Software ist sicher aus Aufwandsgründen in diesem Sinne "puristisch" mit allen daraus resultierenden Nachteilen!
- Teure kommerzielle Systeme gestatten die Zuweisung von Randbedingungen auch über die Geometrie (wie in der CAD-Belastungsanalyse).
Set-Bildung durch Picking in Z88Aurora
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