Zugbeanspruchungen - Finite Elemente Modelle der Statik und Festigkeitslehre - page 137

Lage der Symmetrieachse bei der geometrischen Gestaltung zu beachten, im Mo-
dell „Zug4“ durch die Koordinaten des Rechteckblocks gewährleistet. Das Teilmo-
dell ist zur Achse so zu positionieren, dass das Generieren der Symmetrien den ge-
gebenen Vollkörper abbildet. Übernimmt man das Modell von einem CAD-Pro-
gramm, muss entweder diese Forderung bereits im CAD-Modell berücksichtigt
werden oder es müssen anschließend im FE-Programm die Korrekturen erfolgen.
Eine wichtige Vorgabe wird auch durch die Lage der Achsen im Modell gegeben.
Es ist empfehlenswert und mitunter auch unumgänglich, den Profilquerschnitt in
der x-y-Ebene abzubilden und in Richtung der z-Achse die Länge des Profils festzu-
legen. Verschiedene Vernetzungstechniken erfordern als Basis die x-y-Ebene. Ne-
ben dem Koordinatensystem für die Beschreibung der Modellgeometrie existieren
auch noch Koordinatensysteme für die Knoten und Elemente. Diese liegen stan-
dardgemäß deckungsgleich mit den Geometriekoordinaten, so dass mit deren Wahl
die Vernetzungsmöglichkeiten beeinflusst werden.
Im Modell nach Tafel 3/4 wurde der Empfehlung nicht gefolgt, wie in der Geome-
triedarstellung der Bildfolge zu erkennen ist. Für den rechteckigen Stab sind auf-
grund seiner einfachen Form beliebige Anordnungen der Achsen möglich. Der pris-
matische Rundstab als Viertelstab nach Tafel 3/5 dagegen erfordert unbedingt die
Ausrichtung des Profils in die x-y-Ebene.
Prismatischer Rundstab aus Volumenelementen:
Mit Volumenelementen besteht auch die Möglichkeit, einen Rundstab geometrisch
zu modellieren. Aufgrund der Symmetriebedingungen ist ein Halb- oder Viertelstab
ausreichend. Die Vernetzung ist bei prismatischen Körpern einfach möglich, erfor-
dert aber die Einhaltung von Modellierungsregeln, wenn Rechteck-Volumenelemente
generiert werden sollen. Für prismaförmige Dreieckelemente oder Tetraeder-Volu-
menelemente gibt es kaum Einschränkungen.
Das Vernetzen eines prismatischen Rundstabes mit Rechteck-Volumenelementen
muss immer vom Viertelstab ausgehen. Dieser Querschnitt verfügt über die notwen-
dige 3-Linien-Begrenzung, die neben der 4-Linien-Begrenzung Voraussetzung für
eine Rechteckvernetzung ist. Anschließend kann durch symmetrisches Kopieren der
Halbstab und in einem weiteren Schritt der Vollstab mit Rechteck-Volumenelemen-
ten erstellt werden. Außerdem muss die x-y-Ebene des Koordinatensystems im Pro-
filschnitt liegen.
Ausgehend vom geometrischen Halb- oder Vollstab gelingt es nicht, eine Vernet-
zung mit Rechteck-Volumenelementen zu erreichen.
Zu beachten ist bei einigen FE-Systemen die Technik der Symmetriebildung. Beim
symmetrischen Kopieren werden alle Inhalte des Ausgangsmodells verdoppelt. Das
hat zur Folge, dass in der Symmetrieebene alle Keypoints, Linien, Flächen, Knoten
und Elemente übereinanderliegend doppelt vorhanden sind. In diesem Bereich exi-
stieren somit 2 numerische Zuordnungen. Dieser Zustand ist unbedingt zu beseiti-
gen. Die übereinanderliegenden Punkte müssen zu Einzelpunkten verschmolzen wer-
den. Dieses als Regenerieren der Nummerierung bezeichnete Verfahren führt wie-
der zu einer sauberen Datenbasis des Modells, allerdings mit Änderungen in den
bisherigen Nummernfolgen.