FEM-Anwendungen

Inhaltsverzeichnis

1 Die FEM.- 1.1 Geschichtliches über die Anwendung.- 1.2 Grundlagen der Modellbildung - Modellierung.- 1.3 Für welchen Anwender geeignet? - Anwender A und B.- 1.4 Intelligentes FEM-Programm = Qualitätssicherung.- 1.4.1 Ursachen für Anwenderprobleme mit der FEM.- 1.4.2 Reduzierung dieser Probleme - die Benutzerschale.- 1.4.3 Erkennen des Problems 1.- 1.4.4 Erkennen des Problems 2.- 1.4.5 Erkennen des Problems 3.- 1.5 Weitere Prüfungen zur Qualitätssicherung.- 1.6 Das Protokollfile.- 1.7 Programmsteuerung über Optionsauswahl - das Optionfile.- 2 Die verschiedenen Anwendungsgebiete der FEM.- 2.1 Lineare Statik.- 2.1.1 Mögliche Materialeigenschaften.- 2.1.2 Zur Formulierung des Rechenmodells.- 2.2 Nichtlineare Statik.- 2.2.1 Iterationsmethoden.- 2.2.2 Mögliche Materialeigenschaften.- 2.2.3 Zur Formulierung des Rechenmodells.- 2.3 Stabilitätsprobleme.- 2.3.1 Mögliche Materialeigenschaften.- 2.3.2 Zur Formulierung des Rechenmodells.- 2.4 Lineare und nichtlineare Dynamik.- 2.4.1 Lösung von Schallproblemen, Akustik.- 2.4.2 Mögliche Materialeigenschaften.- 2.4.3 Zur Formulierung des Rechenmodells.- 2.5 Stationäre und instationäre Potenzialprobleme.- 2.5.1 Analogie der Potenzialprobleme.- 2.5.2 Grundlagen der stationären Potenzialprobleme.- 2.5.3 Zur Formulierung des Rechenmodells.- 2.5.4 Mögliche nichtlineare Magnetfeldmodelle.- 2.5.5 Grundlagen der instationären Potenzialprobleme.- 3 Die in den Beispielen verwendeten Elemente des FEM-Programms.- 3.1 Allgemeine Definitionen - Anordnung der Zwischenknoten.- 3.2 Flächenelemente.- 3.2.1 Beanspruchungsarten bei Flächenelementen.- 3.2.2 Drei- und viereckiges Flächenelement mit linearem oder quadratischem Verschiebungsansatz.- 3.3 Raumelemente mit linearem oder quadratischem Verschiebungsansatz.- 3.4 Stabelemente.- 3.4.1 Beschreibung der Stabquerschnittswerte - Property.- 3.4.2 Aussteuerung von Schnittgrößen.- 3.4.3 Stabelementrandbedingungen (Gelenke, Federn usw.).- 3.4.4 Stabelement mit konstantem oder geometrisch linear veränderlichem Querschnitt.- 3.4.5 Stabelement mit exzentrischem Knotenanschluss und Wölbkrafttorsion.- 3.5 Grundsätzliches zur Elementbeschreibung.- 3.6 Elementqualität.- 3.6.1 Überprüfung der Elementqualität am Balkenmodell.- 3.6.2 Membranelement als Balken.- 3.6.3 Plattenelement als Balken.- 3.6.4 Raumelement als Balken.- 3.6.5 Übersicht; Balkentest für alle Elemente.- 4 Der Einstieg in die FEM durch einfache Beispiele.- 4.1 Das Modell ingo.- 4.2 Ein erstes Beispiel aus der linearen Statik mit Raumelementen.- 4.2.1 Starten des Preprozessors FEMAP.- 4.2.2 Die Geometriebeschreibung (ingog).- 4.2.3 Material- und Property-Definition.- 4.2.4 Netzerstellung 1. Schritt, rechte Hälfte.- 4.2.5 Netzerstellung 2. Schritt, Spiegelung (ingof).- 4.2.6 Netzerstellung letzter Schritt, Raumelemente (ingor).- 4.2.7 Modell abschließen, Randbedingungen und Belastung.- 4.2.8 Starten des FEM-Programms TP2000.- 4.2.9 Verfolgen des Rechenablaufs von TP2000 am Bildschirm.- 4.2.10 Optionen ändern; Zwischenknoten einfügen.- 4.3 Wiederholung des ersten Beispiels mit realitätsgetreuer Belastung.- 4.4 Ausgabedaten des FEM-Programms, das Protokollfile ingor1 -s.prt.- 4.5 Beispiel aus der linearen Statik mit Schalenelementen (ingos).- 4.6 Beispiel aus der linearen Statik mit Membranelementen (ingom).- 4.6.1 Lastfall 1 ohne Kontaktanalyse; Vergleich Raum-, Schalen- und Membranelement.- 4.6.2 Lastfall 1 mit Kontaktanalyse ohne Reibung (ingomk).- 4.6.3 Lastfall 1 mit Kontaktanalyse mit Reibung.- 4.7 Beispiel aus der linearen Statik mit rotationssymmetrischen Elementen (ingort).- 4.8 Beispiel aus der nichtlinearen Statik mit rot.symm. Elementen mit Fließgesetz und großen Verformungen (ingorn).- 4.9 Beispiel aus der nichtlinearen Statik mit rot.symm. Elementen, Gummimaterial und Kontakt gegen starren Rand (ingorg).- 4.10 Beispiel aus der Stabilität mit Schalenelementen, Berechnung der kritischen Beullasten und-formen (ingoss).- 4.11 Beispiel aus der linearen Dynamik mit rot.symm. Elementen, Berechnung der unteren Eigenfrequenzen und -formen (ingord).- 4.12 Der Einfluss der Vorspannung in der Dynamik.- 4.13 Beispiel aus der linearen Dynamik mit rot.symm. Elementen, Vergleich statische Last mit Stoßbelastung (ingors).- 4.14 Beispiel aus der linearen Dynamik mit Schalenelementen, mit Fußpunkterregung = Erdbeben (ingoeb).- 4.15 Beispiel aus der linearen Dynamik mit Membranelementen, Beispiel ingom als Akustikproblem (ingoak).- 4.16 Beispiel aus stationären Potenzialproblemen mit rot.symm. Elementen, Temperaturverteilung mit Statik (ingorp).- 4.17 Beispiel aus instationären Potenzialproblemen mit rot.-symm. Elementen, zeitabhängige Erwärmung; mit Statik (ingori).- 4.18 Beispiel aus stationären Potenzialproblemen mit rot.symm. Elementen, Magnetfeldberechnung (ingorm).- 5 Spezielle, praxisnahe Beispiele.- 5.1 Beispiel aus der linearen Statik mit Stabelementen, einfacher Kran (kran).- 5.1.1 Ziel dieser Aufgabe.- 5.1.2 Eigenschaften von Stabelementen.- 5.1.3 Einführungsbeispiel Teleskopmast.- 5.1.4 Das Drehgestell mit Kugeldrehkranzverbindung.- 5.1.5 Der Turm.- 5.1.6 Der Ausleger mit Abspannstützen.- 5.1.7 Verbindungselemente - Seile, Bolzen, Stangen.- 5.1.8 Randbedingungen, Eigengewichtsbelastung.- 5.1.9 Bestimmung der Gewichte, Massenschwerpunkt.- 5.1.10 Verkehrslasten, das erste Rechenergebnis.- 5.1.11 Kraftverteilung im Drehkranz.- 5.1.12 Untersuchung beliebiger Auslegerstellungen, Windlast.- 5.1.13 Kritische Lastfallkombination nach "Theorie 2. Ordnung".- 5.1.14 Dynamische Analyse, Standsicherheitsnachweis bei Erdbeben.- 5.2 Beispiel aus der Medizintechnik, Spannungsverteilung im Oberschenkelknochen (knoch).- 5.3 Ein Beispiel aus der Mikrosystemtechnik, Verformung und Spannungsverteilung in einem Sensor (sensor).- 5.4 Kragträger aus Stabelementen mit Wölbkrafttorsion (woelb).- 6 Weitere wichtige und nützliche Funktionen des FEM-Programms.- 6.1 Rotationssymmetrische Elemente mit allgemeiner Belastung (Fourier-Element).- 6.1.1 Allgemeine Belastung bei Fourier-Elementen.- 6.1.2 Standardrandbedingungen.- 6.1.3 Knotensonderrandbedingungen (Fourier).- 6.1.4 Stabelementsonderrandbedingungen (Fourier).- 6.1.5 Mögliche Belastungen bei Fourier-Elementen.- 6.1.6 Eingabe der Belastung bei Fourier-Elementen.- 6.1.7 Kontrolle über Fourier-Synthese.- 6.1.8 Ergebnisausgabe bei Fourier-Elementen.- 6.1.9 Anwendung der Fourier-Elemente.- 6.2 Laminatelemente.- 6.2.1 Vergleichsspannungen bei Laminatelementen, Reservefaktor R.F..- 6.2.2 Zusatzeingabe für Laminatelemente.- 6.2.3 Anwendung der Laminatelemente.- 6.3 Wichtige Warnungen am Bildschirm, was ist zu tun?.- 7 Installationsanleitung und Trainingsmanual WTP.- 7.1 Hardwareanforderungen.- 7.2 WTP2000 Trainingsversion.- 7.3 Trademark Informatioa.- 7.4 Installation des FEM-Programms TP2000.- 7.4.1 Installationsverzeichnis.- 7.4.2 Installation.- 7.5 Installation von FEMAP (Demoversion).- 7.5.1 FEMAP-Voreinstellungen; Materialdatenbank.- 7.5.2 Installation und Anwendung der Materialdatenbank.- 7.5.3 FEMAP Interfaces.- 7.6 Vollversion von WTP2000.- 7.6.1 Installation der Vollversion von TP2000.- 7.6.2 Installation der Vollversion von FEMAP.- 7.7 WTP2000 Dokumentation und Hilfe.- 7.8 Ihre erste FEM-Berechnung mit WTP2000.- 7.8.1 Die ersten Schritte mit WTP2000 Balkenmodell.- 7.8.2 Erzeugung des Finite-Elemente-Modells in FEMAP (Preprocessing).- 7.8.3 FEM-Berechnung mit WTP2000.- 7.8.4 Darstellung der Berechnungsergebnisse mit FEMAP (Postprocessing).- 7.9 Beispiel 1: Schalenmodell.- 7.9.1 Erzeugen der Geometrie.- 7.9.2 Definition des Materials und der Property.- 7.9.3 Generierung der Knoten und Elemente (Vernetzung).- 7.9.4 Definition von Randbedingungen und Lasten.- 7.9.5 Modellprüfung.- 7.9.6 FEM-Berechnung mit TP2000.- 7.9.7 Darstellung der Berechnungsergebnisse mit FEMAP (Postprocessing).- 7.9.8 Ergebnisdiskussion.- 7.10 Beispiel 2: Volumenmodell.- 7.10.1 Voreinstellungen.- 7.10.2 Erzeugung der Geometrie.- 7.10.3 Definition von Randbedingungen und Lasten.- 7.10.4 Automatische Vernetzung.- 7.10.5 FEM-Berechnung.- 7.10.6 Auswertung und Darstellung der Berechnungsergebnisse.- 8 Das Übungsprogramm WTP2000.- 8.1 Leistungsumfang WTP2000 Version 6..- 8.1.1 Für den AnwenderA.- 8.1.2 Für den Anwender B zusätzlich.- 8.2 DasWTP2000-Optionfile.- 8.3 In WTP2000 verwendete Files.- 8.3.1 Workfiles (DA-Files) der Database.- 8.3.2 Aufbau der Workfiles gemäß Optionfile.- 8.3.3 Verwendung der Workfiles.- 8.3.4 Temporäre TP-Files (sequentielle Files).- 8.3.5 Projektabhängige Files (sequentielle Files).- 8.4 Anhang: Die wichtigsten FEMAP-Menüs in deutsch.- 8.5 Anhang: Verwendete Einheiten.- Literatur.