Software: FEM - Tutorial - 3D-Mechanik - Netz-Entfaltung

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Prinzip der Netz-Entfaltung

Im ersten Übungskomplex benutzten wir zur Erzeugung hochwertiger FE-Netze den Mapped Mesher. In dieser Übung soll ein weiteres Verfahren zur Generierung regelmäßiger Netze angewandt werden, welches schrittweise eine Erhöhung der Netz-Dimensionalität gestattet:

• Damit könnte man z.B. zuerst vereinfachte 2D-Berechnungen durchführen.
• Durch Anwendung der Operation Extrude erzeugt man dann für genauere Simulationen aus dem 2D-Netz mit geringem Aufwand die Vernetzung in der 3. Dimension.

In unserem Beispiel nutzen wir diese Vernetzungstechnologie, um damit das gewünschte 3D-Netz des Puffer-Achtels zu erzeugen. Die Vorgehensweise entspricht praktisch einem Wachstumsprozess aus einer 1D-Keimzelle (Folgendes noch nicht ausführen!):

1. Wir definieren eine radiale Kante als Linie und vernetzen diese mit Stab-Elementen (1d).
2. Wir führen die Operation "Revolve" aus, wobei wir die Stab-Elemente durch Flächen-Elemente ersetzen. Das bewirkt ein "Auffächern" des Netzes in der Ebene (2d).
3. Wir führen die Operation "Extrude" aus, wobei wir die Flächen-Elemente durch Solid-Elemente ersetzen. Damit ist das gewünschte Volumen gefüllt (3d).

Achtung: Die Begrenzung der Demoversion auf 300 Knoten erfordert eine gründliche Planung der Vernetzung:

• Im Sinne einer geringen Anzahl von Knoten sollte man Quader-Elemente verwenden.
• 6x6 Elemente pro Schicht müssen hier reichen (7x7=49 Knoten pro Knoten-Ebene)
• Der Stahlscheibe muss man 1 Schicht zugestehen.
• Es bleiben dann 4 Schichten für den Gummi.
• Damit hat man 49x6=294 Knoten ausgeschöpft!

Beginnen wir nun mit der Arbeit an einem neuen Modell, welches wir als Gummipuffer_xx.MOD speichern (xx=Teilnehmer-Nr.):

• Definition der benötigten Materialien:
  • Stahl C35 ist bereits in unserer Material-Bibliothek enthalten.
  • Der Gummi hat folgende Eigenschaften:
    • E-Modul = 5 N/mm²
    • Poisson Zahl=0,5 (idealisiert!)
    • Expansionskoeff. therm.=1E-4/K
    • Zugfestigkeit= 10 MPa
    • Dichte=1,1 g/cm³
• Für das "Wachstum" unseres Netzes benötigen wir 2 Hilfs-Properties und die 2 Properties für die mit Material belegten Solid-Elemente:
  • Stab-Dummy (Element-Typ Rod)
  • Membran-Dummy (Element-Typ Membrane)
  • Solid-Gummi (Element-Typ Solid)
  • Solid-C35 (Element-Typ Solid)
• Wichtig: Auch die für die eigentliche Berechnung nicht benötigten Dummy-Properties müssen syntaktisch korrekt definiert werden (z.B. mit Material). Ansonsten kommt es im Solver zu einer Fehler-Meldung wegen unzulässiger Properties und die Berechnung wird nicht durchgeführt.
• Die definierten Modell-Komponenten kann man sich auch mittels der List-Funktion im Nachrichten-Fenster anzeigen lassen, was zur Fehlersuche hilfreich sein kann (List > Modell > Material / Property). :
  • Das Messages-Window muss dazu geöffnet sein (Tools > Other Windows > Messages oder Button ).
  • Das Messages-Fenster kann man losreißen und auf die erforderliche Größe ziehen.
  • In diesem Fenster stehen die normalen Text-Editierfunktionen zur Verfügung (z.B. auch Löschen nicht mehr benötigter Inhalte).
  • File > Messages > Save... ermöglicht das Speichern als Text-Datei zur weiteren Verarbeitung (z.B. Drucken).

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