Die Finite Elemente Methode
Eine verständliche Einführung anhand der Spannungskalkulation eines LKW-Aufbaues in Pro/MECHANICA
Dieses Buch soll dem technisch interessierten Leser einen Überblick über die Anwendung und Funktionsweise der Finite Elemente Methode liefern. Die Finite Elemente Methode ist eine computergestützte Berechnungsmethode zur Lösung von komplexen...
Voraussichtlich lieferbar in 3 Tag(en)
versandkostenfrei
Buch (Kartoniert)
49.99 €
- Lastschrift, Kreditkarte, Paypal, Rechnung
- Kostenlose Rücksendung
Produktdetails
Produktinformationen zu „Die Finite Elemente Methode “
Klappentext zu „Die Finite Elemente Methode “
Dieses Buch soll dem technisch interessierten Leser einen Überblick über die Anwendung und Funktionsweise der Finite Elemente Methode liefern. Die Finite Elemente Methode ist eine computergestützte Berechnungsmethode zur Lösung von komplexen Problemstellungen aus der Technik. Diese Methode findet Anwendung in der Planung und Auslegung von Bauwerken, Anlagen und Fahrzeugen wie Staudämmen, Turbinenschaufeln oder Autokarosserien.Die Autoren setzten sich zum Ziel, die theoretischen Ausführungen anhand eines realen Berechnungsobjektes möglichst verständlich zu gestalten. Der gesamte Anwendungsprozess der Finite Elemente Methode wird anhand eines Praxisbeispiels von der Modellerstellung, notwendigen Vorkalkulationen, Eingaben in das Berechnungsprogramm bis hin zur Auswertung der Ergebnisse und Schweißspannungsnachrechnung verständlich erklärt.
Das Praxisbeispiel behandelt die Spannungsauswertung eines LKW-Müllcontaineraufbaues während des Beladeprozesses. Ziel und Zweck der Untersuchung war es, Reduktionspotentiale des Stahlcontainers bezüglich Gewicht und Material zu identifizieren.
Lese-Probe zu „Die Finite Elemente Methode “
Textprobe:Kapitel 4.1.2 Finite Elemente Methode:
"Bei der Gestaltung von Bauteilen ist der Konstrukteur zunehmend veranlasst, die Möglichkeit des von ihm ausgewählten Werkstoffes optimal zu nutzen. Er ist also gezwungen, von geometrisch einfachen Formen abzuweichen. Gleichzeitig damit ist eine Anwendung der einfachen Formeln der Festigkeitslehre nicht mehr möglich. Die Grundaussagen der Mechanik haben selbstverständlich Gültigkeit. Es bedarf also nur einer anderen Methodik, um diesen neuen Anforderungen gewachsen zu sein. Die Finite Elemente- Analyse ist ein mathematisches Werkzeug, das dem Ingenieur erlaubt, unterschiedlichste physikalische Strukturen zu untersuchen. So hat sich diese Methode auf den verschiedensten Gebieten der Ingenieurswissenschaften als die derzeit vielleicht wichtigste numerische Analysetechnik etabliert."
Allgemeines zur Finite Elemente Methode (FEM):
Die Finite Elemente Methode, das heißt die Methode der endlich großen Elemente, ist ein leistungsfähiges Verfahren zur numerischen Lösung von Festigkeitsproblemen aller Art im elastischen und plastischen Bereich. Es basiert auf der Lösung linearer Gleichungssysteme hoher Ordnung. Die Grundlagen der FEM wurden schon in den 1940er Jahren entwickelt, jedoch war deren Anwendung sehr beschränkt, da die benötigten Rechner noch fehlten, um große Gleichungssysteme lösen zu können. Erst durch die Entwicklung kostengünstiger und gleichzeitig leistungsfähiger PCs fand die FEM verstärkte Anwendung.
Einsatzmöglichkeiten der FEM im Maschinenbau sind unter anderem:
Lineare Statik; lineare und nichtlineare Dynamik, allgemeine Strömungen, Probleme bei großen Verschiebungen (Dehnungen), Probleme bei elastoplastischen und inkompressiblen Materialien, Probleme der Strukturoptimierung etc.
Mit Hilfe der FEM ist es möglich, in ein Bauteil mit der Spannungs- und Deformationsanalyse vorzudringen, es handelt sich hierbei ja um ein Gedankenmodell. Die Lösung der entstehenden Gleichungssysteme ist äußerst
... mehr
umfangreich und wenn es sich um komplexe Probleme handelt, ist diese nur mit großen Rechenanlagen durchführbar.
Beschreibung der FEM:
"Eine gegebene mechanische Struktur wird in finite ( = endliche) Elemente, also in Elemente endlicher Größe zerlegt."
"Je nach der Struktur gibt es entsprechend ihrem physikalischen Verhalten unterschiedliche Elementtypen wie Stab-, Balken-, Platten-, Schalen-, Feder-, Rohr- und Volumenelemente. Die einzelnen Elemente sind über "gedachte" Knoten miteinander verbunden."
Es besteht auch die Möglichkeit, unterschiedliche Elementtypen miteinander zu kombinieren.
"Je nach dem Elementtyp, das an einen Knoten angeschlossen ist, hat dieser eine dem Element entsprechende Anzahl von Freiheitsgraden - translatorische und / oder rotatorische FG. Zwischen zwei räumlichen Stabelementen hat der Knoten drei translatorische Freiheitsgrade, zwischen z.B. zwei räumlichen Balkenelementen sechs FG, drei FG für die Rotation und drei FG für die Translation."
Die Freiheitsgrade sind in der FE-Rechnung die primären Unbekannten. Dabei werden die Freiheitsgrade von Auflager (= Auflagerknoten) durch das gewählte oder gegebene Auflager definiert (= Randbedingungen). Die Aktionskräfte greifen dabei in den Knotenpunkten an. Strecken- und Flächenlasten müssen mittels verwendeten FEM- Programm auf Knoten umgerechnet werden. Je feiner die Vernetzung, desto größer die Knotenanzahl und desto genauer die Ergebnisse. Die Kunst bei der Aufbereitung eines FE- Modells ist es, richtig zu idealisieren, das heißt, die reale Struktur so zu vereinfachen, dass sie einer FE- Berechnung mit vertretbarem Aufwand unterzogen werden kann.
"Weiters sind die Materialeigenschaften der verschiedenen Elemente, wie E-Modul, Querdehnungszahl , Dichte des Bauteils, etc., je nach Elementtyp und Untersuchungsziel zu definieren."
"Stab- und Balkenelemente können mit der FEM- Analyse exakt gelöst werden. Dagegen gibt es für Platten-, Schalen- und Volume
Beschreibung der FEM:
"Eine gegebene mechanische Struktur wird in finite ( = endliche) Elemente, also in Elemente endlicher Größe zerlegt."
"Je nach der Struktur gibt es entsprechend ihrem physikalischen Verhalten unterschiedliche Elementtypen wie Stab-, Balken-, Platten-, Schalen-, Feder-, Rohr- und Volumenelemente. Die einzelnen Elemente sind über "gedachte" Knoten miteinander verbunden."
Es besteht auch die Möglichkeit, unterschiedliche Elementtypen miteinander zu kombinieren.
"Je nach dem Elementtyp, das an einen Knoten angeschlossen ist, hat dieser eine dem Element entsprechende Anzahl von Freiheitsgraden - translatorische und / oder rotatorische FG. Zwischen zwei räumlichen Stabelementen hat der Knoten drei translatorische Freiheitsgrade, zwischen z.B. zwei räumlichen Balkenelementen sechs FG, drei FG für die Rotation und drei FG für die Translation."
Die Freiheitsgrade sind in der FE-Rechnung die primären Unbekannten. Dabei werden die Freiheitsgrade von Auflager (= Auflagerknoten) durch das gewählte oder gegebene Auflager definiert (= Randbedingungen). Die Aktionskräfte greifen dabei in den Knotenpunkten an. Strecken- und Flächenlasten müssen mittels verwendeten FEM- Programm auf Knoten umgerechnet werden. Je feiner die Vernetzung, desto größer die Knotenanzahl und desto genauer die Ergebnisse. Die Kunst bei der Aufbereitung eines FE- Modells ist es, richtig zu idealisieren, das heißt, die reale Struktur so zu vereinfachen, dass sie einer FE- Berechnung mit vertretbarem Aufwand unterzogen werden kann.
"Weiters sind die Materialeigenschaften der verschiedenen Elemente, wie E-Modul, Querdehnungszahl , Dichte des Bauteils, etc., je nach Elementtyp und Untersuchungsziel zu definieren."
"Stab- und Balkenelemente können mit der FEM- Analyse exakt gelöst werden. Dagegen gibt es für Platten-, Schalen- und Volume
... weniger
Autoren-Porträt von Siegfried Idinger
Ing. Siegfried Idinger, Bachelor of Arts sowie Master of Science, wurde 1989 in Wien geboren. Seine Studien (Maschinenbau an der Höheren Technischen Lehranstalt Hollabrunn, Projektmanagement und Informationstechnik an der Fachhochschule des BFI Wien, Technisches Management an der Fachhochschule Campus Wien) schloss der Autor jeweils mit Auszeichnung und den akademischen Graden Bachelor of Arts in Business sowie Master of Science in Engineering ab. Bereits während seiner berufsbegleitenden Studien sammelte Siegfried Idinger umfassende praktische Erfahrungen durch seine berufliche Tätigkeit in der Fahrzeugbranche. Seine Schwerpunkte liegen in den Bereichen Konstruktion, Industrial Engineering, IT und Projektmanagement. Durch seine Erfahrungen in diesen Bereichen wurde der Autor motiviert, sich der Thematik des vorliegenden Buches zu widmen. Ing. Michael Hirn, der einen Abschluss in Maschinenbau an der Höheren Technischen Lehranstalt in Hollabrunn hält, ist weiterer Autor dieses Werkes.
Bibliographische Angaben
- Autor: Siegfried Idinger
- 2015, 192 Seiten, 97 Abbildungen, Maße: 15,5 x 22 cm, Kartoniert (TB), Deutsch
- Verlag: disserta
- ISBN-10: 395935150X
- ISBN-13: 9783959351508
- Erscheinungsdatum: 13.10.2015
Kommentar zu "Die Finite Elemente Methode"
Schreiben Sie einen Kommentar zu "Die Finite Elemente Methode".
Kommentar verfassen