FEM | Numerische Finite-Elemente-Methode
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Die Finite-Elemente-Methode (FEM) ist ein unverzichtbares Werkzeug in der modernen Konstruktionspraxis. Sie ermöglicht präzise Simulationen und Analysen komplexer Strukturen und Materialien. Dieser Artikel beleuchtet die neuesten Entwicklungen in der FEM-Technologie und zeigt, wie Ingenieure damit die Effizienz und Zuverlässigkeit ihrer Konstruktionen optimieren.
Inhalt
- Kombinierte FEM und Standard Berechnung in Kisssoft
- Neue Elementtypen bei der Modellierung von Lasten und Kontakten
- Häufig gestellte Fragen
Kombinierte FEM und Standard Berechnung in Kisssoft
14.10.2020 | Konstruiert der Konstrukteur eine neue Maschine muss er dafür die einzelnen Maschinenelemente dimensionieren. Dafür gibt es zwei Konzepte für ihre Analyse. FEM als Finite Elemente Methode oder die Maschinenelemente Methode bzw. die analytische oder standardisierte Methode. In Kisssoft findet der Entwickler eine Kombination von beiden.
Die Maschinenelemente Methode basiert auf standardisierten Rechenvorschriften. Die Finite-Elemente-Methode FEM und die standardisierten Methoden konkurrieren nicht zueinander, sondern sie ergänzen sich. Die Kombination in den Berechnungsprogramme Kisssoft und Kisssys kombinieren standardisierte Methoden mit FEM Berechnungen auf verschiedenen Ebenen der Analyse. Dank dieses Zusammenspiels generieren die sehr schnellen standardisierten Methoden ohne zusätzlichen Modellierungsaufwand Eingabedaten für die fintite Elemente Berechnung.
FEM Berechnungen der Radkörperdeformation
Die Resultate von den FEM Berechnungen der Deformation der Radkörper sowie der 2D und 3D Zahnfußspannungen werden jetzt direkt in Kisssoft dargestellt. Der Anwender erhält eine deutlich schnellere Bewertung der kritischen Bauteile und kritischen Stellen. Zudem verbessert sich eine Kontrolle über die FEM Berechnung.
Lagerberechnung | Lebensdauer, Tragfähigkeit, Ermüdung
Als Auswertung stehen Grafiken wie FEM Netz, Deformation sowie Spannung nach von Mises und weitere Grafiken bereit. Für eine detaillierte Auswertung ist gibt es das Postprocessing mit Salome.
Neue Elementtypen bei der Modellierung von Lasten und Kontakten
17.01.2019 | MSC Software gibt die Veröffentlichung der neuen Version MSC Nastran 2019.0 bekannt. MSC Nastran ist der weltweit am häufigsten eingesetzte Finite Elemente (FE)-Solver für Strukturanalysen in den Bereichen Statik, Dynamik und Akustik. Die Version 2019.0 bietet neue Elementtypen und mehr Anwenderfreundlichkeit bei der Modellierung von Lasten und Kontakten.
Rechner und Programme werden immer leistungsfähiger - dadurch werden auch die Berechnungsmodelle in der Industrie immer detailgetreuer und feiner aufgelöst. Dies führt dazu, dass Berechnungsingenieure Teile mit einer großen Anzahl von Volumenelementen vernetzen müssen. Die Vernetzung erfolgt in interessanten Bereichen mit Hexaedern und in anderen Bereichen - wo Hexaeder zu aufwändig wären - mit Tetraedern. Die Version MSC Nastran 2019.0 ermöglicht mit seinen neuen Pyramidenelementen jetzt einen nahtlosen Übergang zwischen den verschiedenen Elementtypen im selben Netz.
Wenn eine rotierende Struktur mit einer festen verbunden ist, möchten Anwender Rotationskräfte nicht auf das ganze Modell, sondern nur auf die rotierende Struktur aufbringen. Dies ist jetzt in MSC Nastran 2019.0 möglich. Ebenso können Schwerkraft-Lasten auf Teile des Modells aufgebracht werden. Zudem sorgt bei der Kontaktberechnung in MSC Nastran schon lange der ‚initial stress free contact‘ bei groben Netzen für einen Anfangskontakt ohne künstliche modellbedingte Spannungen. Nun können Berechner auch im Postprozessing genau verfolgen, wie die Knoten dabei bewegt werden.
Die Entwicklung der Elektroautos schreitet voran und aufgrund der geräuscharmen Elektromotoren gewinnen Hochfrequenz-Geräusche und Vibrationen an Beachtung. Die Simulationen werden dadurch exponentiell rechenintensiver. In MSC Nastran 2019.0 gibt es eine neue Fasrfr-Methode. Diese Methode macht NVH-Berechnungen bis zu 10-mal schneller. Die immer größeren Modelle erfordern zudem eine effiziente Modellverwaltung. Mit der neuen Module-Technologie in MSC Nastran lassen sich Teile auf einfache Weise zu Baugruppen kombinieren, kopieren und spiegeln.
Was ist FEM?
Die Finite-Elemente-Methode, kurz FEM ist ein numerisches Verfahren, mit dem sich das physikalische Verhalten eines Bauteils unter beliebig änderbaren Randbedingungen ermitteln lässt. Mit der finiten Elemente Methode werden häufig physikalische Verformungen oder Festigkeiten eines Bauteils mit komplexen Geometrien durch die Einwirkung z. B. von Lasten untersucht. Die finiten Elemente bei diesem Verfahren sind dabei viele kleine Dreiecke, Quadrate oder andere geometrische Formen, in welche ein Bauteil unterteilt wird. Die Ergebnisse von den einzelnen Elementen werden schließlich zusammengefügt. Der Anwender erhält Auskunft über das Verhalten vom ganzen Bauteil. So können Verformungen und andere Eigenschaften einfacher berechnet werden, was heute über Computerprogramme geschieht.
Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: Kisssoft, MSC Software.
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