Software: FEM - Tutorial - 2D-Mechanik - Beispiel

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Beispiel

Am Beispiel der statischen Zugbelastung eines Blechstreifens soll in einem FEM-System der gesamte FEM-Prozess komplett durchgespielt werden:

• Wer bereits in einem CAD-Systems Belastungsanalysen (CAD-Tutorial) durchgeführt hat, wird erstaunt sein, wie umständlich und aufwändig die gleiche Analyse in einem FEM-System sein kann.
• Die umfangreiche Funktionalität eines FEM-Systems kann auf Grund ihrer Andersartigkeit den erfahrenen CAD-Nutzer zumindest erst einmal verwirren.
• Für den Einsteiger in die FEM ist es wichtig, zuerst ein Gefühl dafür zu entwickeln:
  1. wie man mit den erforderlichen Finite-Elemente-Netzen arbeitet
  2. welche grundlegenden Fehler man dabei machen kann

Problem-Beschreibung

• Die Lasche mit einer Dicke=3 mm soll als Aufhängung für eine größere statische Last dienen:
  
• Wir werden die Geometrie und die Eigenschaften des Materials definieren.
• Wir erstellen ein Finite-Elemente-Netz und definieren die Zwangsbedingungen und die Belastung.
• Die Halterung (Lasche) soll aus Stahl C35 gefertigt werden.
• Für die Befestigung werden wir unterschiedliche Varianten untersuchen:

1. Der Rand des Loch wird vollständig fixiert (Verschweißt mit einem ideal starren Bolzen). Das Loch bildet also mit dem ideal starren Bolzen ein Festlager.
2. Vergleichend dazu untersuchen wir die Lagerung der Lasche mittels Spielpassung auf dem ideal starren Bolzen.
3. Wir versuchen dann abschließend, die Nachgiebigkeit des Bolzens für den Fall des verschweißten Lochrandes nachzubilden.

• Die Lasche wird zuerst belastet mit einer statischen Zugkraft von 10.000 N. Danach werden wir die zulässige Zugkraft für einen Sicherheitsfaktor=2 ermitteln.

Modellbildungsprozess

Die Erstellung eines Finite-Elemente-Modells verläuft grundsätzlich in drei Schritten:

1. Erstellen der Geometrie
2. Definition physikalischer Eigenschaften und Vernetzung
3. Definieren von Randbedingungen / Belastungen
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