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Sprache Deutsch
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 11.06.2017 / 19.06.2018
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1.Welches sind die Vorteile der FEM-Analyse?

  • Effizientes Optimierungswerkzeug
  •  Universell einsetzbar für viele technische Fragestellungen
  •  Analyse und Optimierung von Bauteilstrukturen
  • Erkenntnisse schon früh in der Produktentwicklungsphase
  • Risikominimierung
  • Einsparung von prototypischer Entwichlungsschleife
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2.Wie hat sich die FE-Methode entwickelt und seit wann wird sie eingesetzt?

Im Jahre 1950 wurde das erste Mal Strukturberechnungen durchgeführt, das war in der Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrtindustrie. 1967 kam das erste Mal der Name FEM ins Spiel. Zuerst waren nur mechanische FE-Methoden möglich, bis heute wurden weitere FE-Methoden entwickelt wie Strömung, Multiphysik und Magnetismus.

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3.Welches ist der heutige Stand der FEM-Analyse?

Durch die schnelleren Rechner heutzutage, ist es möglich schneller und genauer die FEM-Analyse durchzuführen. Heute ist es möglich Strukturen, Strömungen, Wärmeleitungen, Magnetismus und Multiphysik zu analysieren.

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4.In welche Richtung geht heute der Entwicklungstrend der FEM

Die Richtung geht in virtuelle Produkte Entwicklung (CAE=CAD+FEM).

Das heisst eine vollständige rechnerunterstützte Entwicklung eines technischen Gegenstandes von der ersten Idee bis zur Erstellung eines funktionsfähigen Prototyps.

Dazu möchte man FEM ins CAD integrieren damit auch Konstrukteure einfache Analysen durchführen und grobe Abschätzungen machen können. 

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5.Welches sind die Schritte vom realen Bauteil zum FE-Modell?

  • Idealisierung der Realstruktur (Art des Modells, Elementtypen, Symmetrien, Vereinfachungen)
  • Materialeigenschaften eingeben (E-modul, Querkontraktion)
  • Randbedingungen festlegen (Lager, Kräfte)
  • Netzbildung (Art des Netze, Verfeinerungen, Lokale Verfeinerung)
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6.Welche Bearbeitungsschritte fallen beim Lösen von FE-Problemen an?

  • Idealisierung
  • Modelbildung (Preprocessing)
  • Ergebnisse
  • Auswertung (Postprocessing)
  • Verifizierung/Validierung/Plausibilitätskontrolle
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7.Wie ist die Aussagesicherheit bei FE-Analysen und durch was wird deren Genauigkeit beeinflusst?

Die Aussagesicherheit muss letztlich durch ingenieurmässigen Sachverstand überprüft werden. Beeinflusst wird die Genauigkeit durch:

  • Physikalisch unkorrekten Annahmen der Randbedingungen, führt zu falschen Spannungsverteilung und falschen Auflagereaktionen.
  • Falsche Elementenwahl, sie geben die Reaktionen des Bauteils unzureichend wieder, führt ebenfalls zu falschen Spannungsverteilung
  • Zu stark vereinfachte Körpergeometrieverlaufe, führen zu nicht vorhanden Spannungsspitzen
  • Das Netz einfach zu grob gewählt wurde, um verlässliche Aussagen machen zu können
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8.Welche Anforderungen stellen sich an die Qualitätsstandards einer FE-Analyse?

Um einen hohen Qualitätsstandard zu erreichen muss die Rückverfolgung, Verifikation und die Validierung klar ersichtlich sein, um FE-Analysen zu prüfen.

  • Validieren: Berechnungsergebnisse als gültig erklären
  • Verifizieren: Überprüfung der Richtigkeit