TA.BA_FEM1.H13 - Fragenkatalog
Gemäss Fragenkatalog von R.Baumann, Herbstsemester 2013
Gemäss Fragenkatalog von R.Baumann, Herbstsemester 2013
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Lernkarten
Durch die Idealisierung wird eine komplexe Struktur vereinfacht. So kann sie mit möglichst wenig Aufwand im FEM?Programm eingegeben werden, ohne dass eine Verfälschung der Realität eintritt. (Symmetrien ausnutzen)
42. Welche Tätigkeiten und Arbeitsschritte sind unter dem Begriff Preprocessing zusammengefasst?
Das Preprocessing umfasst die Vorbereitung der Daten für die FEM-Berechnung, wobei die Eingabe der Knoten und Elemente den grössten Anteil ausmacht. (Geometrie, Elementwahl, Vernetzung, Verfahren)
43. Welche Rechenschritte und Analysen führt das Programm aus?
- Elementsteifigkeit erstellen
- Struktursteifigkeit ausbauen
- Lastvektor erstellen
- Gleichungssystem aufbauen und Randbedingungen einbauen
- Gleichungssystem auflösen nach den unbekannten Verschiebungen
- Elementverschiebungen bestimmen
- Dehnungen und Spannungen in den Elementen bestimmen
44. Welche Arbeitsschritte sind unter dem Begriff Postprocessing zusammengefasst?
Auswerten der Ergebnisse
- Farbschattierte Bilder
- Höhenlinienplots
- Tabellen
- Diagramme
45. Welche Möglichkeiten der Geometriemodellierung gibt es?
- Geometrieerstellung in einem CAD (Extern)
- Geometrieerstellung im FEM?Programm (Linien, Flächen zusammensetzen, Volumenkörper zusammensetzen)
46. Was gibt es bei der Elementaufteilung zu beachten?
- Erfüllen der Partnerregel (Deckung der Knoten)
- Gleichmässigkeit
- Verzerrungsprüfung
- Seitenverhältnisprüfung
- Spitzenwinkligkeitsprüfung
Je grösser die Elementdichte, desto kleiner der Fehler.
Bei Bauteilen mit symmetrischer Geometrie und Belastung.
Punktlast, Streckenlast, Druck (Spannung)
Feinere Vernetzung führt zu einer Spannungssteigerung, welche bei einem maximalen Wert konvergiert. Diese Spannungsspitzen können mit Hilfe einer Konvergenzanalyse ausfindig gemacht werden.
51. Welche Möglichkeiten gibt es die Resultate auf Richtigkeit zu überprüfen?
- Konvergenzanalyse
- Überschlagsrechnung von Hand
- Vergleich mit praktischen Messungen
- Berechnung mit unterschiedlichen Lasten
- Erfahrungsschatz
Netzverfeinerung vorantreiben, bis die Spannung nicht mehr ansteigt. (Singularität überprüfen)
Geometrie, Elementwahl, Material, Randbedingungen (Lasten und Lagerungen), Netz
54. Was gilt es bei der Planung der Modellgenerierung zu beachten?
- Geeignete Elementauswahl
- Symmetrie ausnutzen
- Korrektes Aufbringen der Lasten
55. Welche Koordinatensysteme unterscheidet man?
Globale-, Lokale- und Elementkoordinatensystem (zylindrisch und sphärisch)
Eigenschaften des Elementes.
Free Mash oder Mapped Mash
Freemash wird automatisch erzeugt. Es besteht die Möglichkeit bestimmte Zonen zu „refinen“ Beim Mapped Mash wird die Art (Kubisch und Tetraeder) vom Anwender ausgewählt. Die Grösse der Elemente ist bei beiden Arten vom Anwender zu bestimmen.
59. Was ist bei der Elementgeometrie wichtig?
- Gleichmässigkeit. Wenn möglich, keine Elementmischungen.
- Verzerrungsprüfung
- Seitenverhältnisprüfung
- Spitzenwinkligkeitsprüfung
- Überkrümmungsprüfung
Eine optimale Elementdichte ergibt die genauste Lösung.
Wenn es regelmässig über die gesamte Oberfläche verteilt ist.
Durch Unterteilung der Strecke oder Eingabe der Elementgrösse. Durch lokale Verfeinerungen können wichtige Stellen (Radien, Bohrungen) sehr genau betrachtet werden, ohne dass der gesamte Berechnungsaufwand ins unermessliche steigt.
63. Welches sind die wichtigsten Qualitätskriterien bei der Vernetzung
- Erfüllen der Partnerregel
- Gleichmässigkeit
- Besser Vierecke benutzen anstatt Dreiecke (Genauigkeit)
- Unstetigkeiten refinenen
Initial Strain anwenden (Vordehnung einbauen).
65. Welche strukturellen Lasttypen unterscheidet man?
Punkt-, Strecken und Flächenlasten.
Durch gezieltes Einschränken von Freiheitsgraden.
67. Wie kann überprüft werden, ob die Lagerung ausreichend und richtig ist?
- Checken welche Freiheitsgrade schon eingeschränkt wurden
- Fehlermeldungen beim Solven beachten
68. Was versteht man unter der Lösungsphase und welche Schritte werden hierbei vom Programm durchgeführt?
- Elementsteifigkeit erstellen
- Struktursteifigkeit ausbauen
- Lastvektor erstellen
- Gleichungssystem aufbauen und Randbedingungen einbauen
- Gleichungssystem auflösen nach den unbekannten Verschiebungen
- Elementverschiebungen bestimmen
- Dehnungen und Spannungen in den Elementen bestimmen
69. Welche Verfahren zur Gleichungslösung gibt es?
- Direkte Gleichungslöser (Sparse, Frontal)
Vorteil: Genauigkeit, Schnell für kleine Gleichungssysteme
Nachteil: Hoher Speicherbedarf für grosse Gleichungssysteme, Geschwindigkeit bei grossen Modellen
- Iterative Gleichungslöser (CG, JCG, PCG)
Vorteile: Speicherbedarf (incore) bei grossen Modellen, Plattenplatz (out-of-core) bei grossen Modellen
Nachteile: Startlösung notwendig, Konvergenzkriterium
70. Wie können Resultate auf ihre Richtigkeit überprüft werden?
- Konvergenzanalyse
- Überschlagsrechnung von Hand
- Vergleich mit praktischen Messungen
- Berechnung mit unterschiedlichen Lasten
- Erfahrungsschatz
Dehnung, Spannung, Lagerkräfte, Temperaturen.
72. Welche prinzipiellen Möglichkeiten der Datenauswertung gibt es?
Grafische Darstellung (3-D), Diagrammverläufe, Tabellen.
73. Was gilt es bei Schalenmodellen im Postprocessing zu berücksichtigen?
Ober- und Unterseite müssen richtig definiert werden. Weiter wird bestimmt, wo die Kraft im Abstand zur Mittelachse aufgebracht wird.
Spannungsspitzen müssen genauer untersucht werden.
von Mises Spannung, 1., 2., und 3. Hauptspannung.
76. Was sind Vergleichsspannungen?
Mischung aus Schub- und Normalspannungen, welche der Realität entsprechen.
77. Welche Beulprobleme gibt es?
- Stabknicken
- Beulen von Flächenstrukturen
- Kippen
- Drillknicken
Durch bestimmen der Resultate ergibt sich der Instabilitätspunkt (von da an knickt die Struktur).
79. Welche grundsätzlichen Möglichkeiten der Beulanalyse gibt es?
- Eigenwertbeulanalyse (lineare Berechnung -> liefert meist nicht sichere Resultate)
- Nichtlineare Berechnung
80. Was ist das Ergebnis einer Eigenwertbeulanalyse?
Proportionalitätsfaktor lamda λ. Er beschreibt den Eigenwert der Matrix.