Software: FEM - Tutorial - 3D-Mechanik - Z88 - Axialsymmetrie

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Axial-symmetrische Volumen-Elemente (2D)

Anstatt eines Achtel-Zylinders genügt bei Ausnutzung von Symmetrie-Eigenschaft für den Gummipuffer auch ein Finite-Elemente-Netz in Form eines "unendlich" dünnen Tortenstücks:

• Für die Klasse der rotationssysmmetrischen Geometrie wurden spezielle Finite 2D-Elemente (Torus-Elemente) entwickelt.
• Axialsymmetrische Elemente sind 2D-Elemente in Zylinderkoordinaten (Z,R) zum Modellieren von Volumenkörpern, die in Bezug auf Geometrie, Last und Randbedingungen symmetrisch zur Z-Achse sind. Negative R-Koordinaten sind nicht zulässig. Das 2D-Netz entspricht einer Profil-Skizze für das Erzeugen eines Rotationskörpers durch Drehung um die Z-Achse.
• Die "Dicke" dieser 2D-Elemente verläuft entlang eines Kreisbogens, dessen Länge proportional zum Abstand des Elements von der Z-Achse ist.
• Gezeichnet werden für Z88Aurora die Torus-Elemente in der karthesischen XY-Ebene:
  Y-Achse → zylindrische Z-Achse / X-Achse → zylindrischer Radius R

Planungsgeometrie auf Standard-Layer 0

Mit unserem Vorwissen entwickeln wir die sehr einfache 2D-Geometrie inkl. der Elementstruktur mit allen Knoten direkt im AutoCAD:

• Wir können die Vernetzung nun wesentlich feiner gestalten, als bei dem strukturierten 3D-Hexaedernetz (z.B. 200x300 für die Gummihülse), weil das 2D-Netz wesentlich ressourcensparender ist.
• Die Stahlscheibe ist angepasst an die Gummihülse mit möglichst wohlproportionierten Elementen zu vernetzen.
• Am Innenrand der Stahlscheibe sollte die Vernetzung am dichtesten sein.
• Hinweis: Die geforderte Netzstruktur ist im nebenstehenden Bild zu erkennen, wobei die Teilung in der Gummihülse um den Faktor 20 gröber gewählt wurde, damit man noch etwas erkennt.
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