Die Finite-Elemente-Analyse (FEA) bietet ein zuverlässiges numerisches Verfahren zur Analyse von technischen Konstruktionen. Der Prozess beginnt mit der Erstellung eines geometrischen Modells. Das Programm unterteilt das Modell dann in kleine Teile von einfacher Form, die Elemente genannt werden und an gemeinsamen Punkten – Knoten genannt – miteinander verbunden sind. Den Prozess, das Modell in kleine Teile aufzuteilen und an gewählten Knotenpunkten zu verbinden, nennt man Vernetzung. Programme zur Finite-Elemente-Analyse betrachten das Modell als ein Netzwerk miteinander verbundener Elemente.
Die Vernetzung ist ein wichtiger Schritt in der Konstruktionsanalyse. Die Software erstellt automatisch kombinierte Netze aus Volumenkörper- und Schalen- und Balkenelementen. Die Volumenkörpervernetzung eignet sich für umfangreiche oder komplexe 3D-Modelle. Schalenelemente sind die geeignete Wahl für dünne Teile (wie Bleche). Balkenelemente passen für Strukturbauteile.
Die Genauigkeit der Lösung ist von der Qualität der Vernetzung abhängig. Im Allgemeinen gilt: Je feiner die Vernetzung, umso höher die Genauigkeit. Das erstellte Netz ist von folgenden Faktoren abhängig:
- Erstellte Geometrie,
- Aktive Vernetzungsoptionen,
- Vernetzungssteuerung
- Kontaktbedingungen.
- Globale Elementgröße und Vernetzungstoleranz. Die Software schlägt eine globale Elementgröße und Toleranz vor. Die globale Elementgröße bezieht sich auf die Durchschnittslänge einer Elementkante. Die Anzahl der Elemente nimmt bei Verwendung einer kleineren globalen Elementgröße schnell zu.
Auswahl eines Netztyps auf der Grundlage der Geometriemerkmale
Das Programm weist den Körpern auf der Grundlage der Geometriemerkmale automatisch den passenden Vernetzungstyp zu.
| Volumenkörpervernetzung |
Volumenkörpermodelle werden stets mit tetraedrischen Volumenkörperelementen vernetzt. |
| Schalenvernetzung |
Oberflächengeometrien und Blechteile mit gleichförmiger Dicke werden mit dreieckigen Schalenelementen vernetzt. Bei Fallprüfungsstudien wird auch für Blechteile die Volumenkörpervernetzung verwendet. |
| Balkenvernetzung |
Strukturbauteile und Schweißkonstruktionen werden mit Balkenelementen vernetzt. Sie können Endaustragungen (die standardmäßig mit Volumenkörperelementen vernetzt werden) als Balken behandeln, indem Sie mit der rechten Maustaste auf das Volumenkörpersymbol klicken, und im Kontextmenü die Option Als Volumenkörper behandeln auswählen. |
| Gemischtes Netz |
Wenn in einem Modell beide Elementtypen vorhanden sind, wird ein gemischtes Netz erstellt. |
Bei Konstruktions- und Ermüdungsstudien wird die Vernetzung der verknüpften Studien verwendet. Fallprüfungsstudien verwenden ausschließlich die Volumenkörpervernetzung. Druckbehälterstudien kombinieren Ergebnisse und benötigen kein Netz.
Adaptive Methoden für statische Studien
Adaptive Methoden helfen Ihnen, eine präzise Lösung für statische Studien zu erhalten. Es gibt zwei Arten von adaptiven Methoden: die H-Methode und die P-Methode. Das Konzept der H-Methode besteht darin, in Bereichen mit hohen relativen Fehlern kleinere Elemente zu verwenden. Die P-Methode erhöht die Polynomordnung von Elementen mit hohen relativen Fehlern.