Einführung - Finite Elemente Modelle der Statik und Festigkeitslehre - page 18

Zwischen den Stabelementen, die durch spezielle geometrische Angaben eine nä-
herungsweise Idealisierung ermöglichen und den Volumenelementen, die überhaupt
keine zusätzlichen geometrischen Angaben benötigen, liegen die Scheibenelemen-
te. Sie können mit Dickenvorgabe und den Verschiebungen als charakteristische Größe
generiert werden, sind aber für die Abbildung von Kreisflächen nur bei rotations-
symmetrischer Anwendung geeignet. Das Profil muss in der x-y-Ebene generiert
und um die y-Achse rotiert werden.
Die Qualität der Elemente für die Modellierung, also zur Abbildung des realen
Bauteiles - des Grundgebietes - lässt sich qualifizieren in der Reihenfolge
- Stabelemente bzw. Balkenelemente mit geringster Fähigkeit, nur die Länge wird

direkt abgebildet, Querschnitt und Trägheitsmoment müssen berechnet und zum
Element geschrieben werden. Die Ausgabe auf dem Bildschirm erfolgt entweder
als Strichdarstellung oder über symbolische Flächen.

- Scheibenelemente mit der Fähigkeit, in der Ebene in 2 Richtungen eine Fläche

abzubilden, Dicke und Trägheitsmoment müssen berechnet und zum Element
geschrieben werden. Die Ausgabe auf dem Bildschirm erfolgt entweder als Flä-
chendarstellung oder über die Dicke als symbolisches Volumen.

- Volumenelemente mit der Fähigkeit, ein 3-D-Grundgebiet ohne zusätzliche geo-

metrische Angaben auszufüllen. Die Ausgabe auf dem Bildschirm gibt das reale
Bauteil in Abhängigkeit von der Elementeanzahl mehr oder weniger genau als
idealisiertes Modell wieder.

Mit der Wahl des Elementes wird nicht nur symbolisch die Geometrie auf dem
Bildschirm gezeigt, sondern es erfolgt auch die Festlegung des Lösungsansatzes.
In der Ansatzfunktion wird das elastische Verhalten des Elementes definiert und
mathematisch formuliert. Die Anzahl und die Verteilung der Elemente, also die Ver-
netzung, kann vom Anwender gesteuert werden. Sie bestimmt die Genauigkeit der
Lösung .
Zur Verfügung stehen das „Mapped Meshing“ als meist regelmäßige Vernetzung
mit Rechteckelementen oder mit „Free Meshing“ das automatische Vernetzen meist
mit Dreieckelementen.
Wenn das Werkstoffverhalten, die Belastungen und Randbedingungen, die Art der
Rechnung festgelegt sind, kann die Berechnung gestartet werden.
Nutzung eines FE-Programms:
Es existieren hunderte von FE-Programmen, wobei die meisten Spezialprogram-
me sind. Eine größere Bedeutung haben ca. 10 - 15 Programme, s. g. General-Pur-
pose-Programmsysteme (Mehrzwecksoftware).
Der Nutzer eines Programmsystems muss als Vorbedingung u. a. die Struktur er-
fassen, den Befehlssatz erlernen, d. h. dieses „Werkzeug“ beherrschen. Er hat sich
nicht mit der Erstellung der Elementsteifigkeitsmatrizen, mit der Behandlung der
Lastvektoren oder mit der Programmierung von Lösungsalgorithmen zu beschäfti-
gen. Es werden Vorgaben gesetzt und Abläufe ausgewählt. Beispielsweise sind bei
der Idealisierung eines realen Bauteils aus einer Elemente-Bibliothek die entspre-
chenden (= die geeigneten) Elemente auszuwählen und die Lasten pro Element oder
Knoten nach einer Vorschrift einzugeben und ansonsten die programmtechnischen
Vorgaben des entsprechenden FE-Programms zu beachten.