Finite Elemente
Karteikarten für das Modul Finite Elemente
Karteikarten für das Modul Finite Elemente
Set of flashcards Details
| Flashcards | 80 |
|---|---|
| Language | Deutsch |
| Category | Physics |
| Level | University |
| Created / Updated | 25.04.2016 / 13.07.2022 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/finite_elemente
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| Embed |
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Was ist bei der Verbindung von Schalenelemente mit Balkenelementen zu beachten?
Bei den Schalenelemente ist die Referenzfläche die Mittelfläche und bei den Balken die Schwerelinie. Der auftretende Referenzlinienversatz (Offset) ist entscheidend für die Biegesteifigkeit. Der eleganteste Weg ist die Verwendung von Elementen mit Referenzlinienoffset oder man benutzt kurze, steife Balkenelemente die das Offset gewährleisten.
Nennen Sie die drei Gruppen in die sich die Strukturmechanische Nichtlinearität unterteilen lässt
Geometrische Nichtlinearität, physikalische Nichtlinearität und Systemnichtlinearität
Wie kann man ein Gelenk realisieren?
Werden Elemente mit Drehfreiheitsgeraden an Elemente ohne Drehfreiheitsgrade angeschlossen, so entsteht ein Gelenk z.B. Schalen an Volumenelemente. Kopplung: Uxi = Uxj , Uyi = Uyj , Uzi = Uzj
Wann liegt Geometrische Nichtlinearität vor und warum? Begründen Sie evtl. anhand eines Beispiels.
Bei Großen Verschiebungen und/oder
Drehungen. Zum Beispiel beim Fachwerk: sollte
Δl <<l nicht mehr gelten, muss der
Verzerrungsterm berücksichtig werden.
Wie müssen Volumenelemente mit Schalenelemente biegesteif verbunden werden?
Die Schalenelemente werden über die Volumenelemente gelegt. Es müssen immer mehrere Knoten der Volumenelemente angeschlossen werden
Was ist Stress Stiffening?
Stress Stiffening ist die Spannungsversteifung bei Biegung.
Was sind Solid-Shell-Elemente?
In der Geometrie entsprechen sie den Volumenelemente und strukturmechanisch haben sie den Schalenansatz.
Was sind Physikalische Nichtlinearitäten? Nennen Sie Beispiele.
Physikalisch Nichtlinearität ist dann gegeben wenn die Materialgesetze nichtlinear sind, sprich der Zusammenhang zwischen Dehnung und Spannung ist nichtlinear. Zum Beispiel: Plastifizieren und Kriechen.
Nach welcher Hypothese wird die von Mieses Vergleichsspannung berechnet?
Die von Mieses Vergleichsspannung wird nach der Gestaltänderungshypothese berechnet.
Was charakterisiert die Permeabilität μ eines Stoffes?
Die magnetische Durchlässigkeit eines Stoffes
In welche drei Phasen lässt sich das Kriechen einteilen?
Primär-, sekundär- und tertiär-Phase
Wie groß ist die Permeabilität bei nichtmagnetisierbaren Materialien und für ferromagnetische Stoffe?
nicht-magnetisierbar μrel=1 und ferromagnetische Stoffe μrel>>1
Bei welchem Ansatz wird davon Ausgegangen das die Dehngeschwindigkeit als Funktion von Spannung und Temperatur beschrieben wird?
Norton
Warum ist das Gitter bei Strömungsproblemen nicht wie bei elastischen Körpern direkt aufgemalt?
Weil ansonsten das Gitter auf der Auslassseite davon fließen würde. Zudem würde durch Verwirbelungen und Scherungen das Gitter unnötig verzerrt werden
Was ist bei einer Systemnichtlinearität nicht bekannt?
Verschiebungs- und Lastbedingungen
Mit welcher Weise wird die Berechnung von Fluiden umgesetzt?
Die Lösung liegt in einer Eulerischen Betrachtungsweise mit einem raumfesten Gitter. Es wird an festen Orten der Druck, Ort und Geschwindigkeit als Funktion der Zeit gemessen.
Nennen Sie ein Beispiel für die Systemnichtlinearität und erklären Sie daran diese.
Fahrzeugcrash. Die Lagerbedingung hängen von der Verformung der Struktur ab (auch Kontaktnichtlinearität genannt).
Zu was ist die Finite Elemente Formulierung bei der Potentialströmung analog?
Temperatur und elektrostatischen Problem
Mit welcher Gleichung lassen sich elektromagnetische Probleme beschreiben?
Mit Hilfe der Maxwellschen Gleichung in Integralform und Differentialform
Wann kann das algebraische Gleichungssystem zum Koppeln von Feldern umgeschrieben werden?
Indem die Unbekannten ū (Matrix der Unbekannten Feldgrößen) in zwei Gruppen ū1 und ū2 aufgespalten werden, die die Unbekannten in unterschiedlichen Gebieten oder unterschiedlichen Freiheitsgrade darstellen.
Was für Arten der Kopplung von Feldern gibt es?
Thermo-mechanische Kopplung, Elektromechanische Kopplung, Elektro-thermische Kopplung, Magneto-mechanische Kopplung
Erläutern Sie den Begriff "adaptive meshing"!
Iterative lokale Netzverfeinerung in Gebieten hoher Feldgradienten bis Abbruchkriterium erreicht ist (programmkontrolliert).
Von welcher Abhängigkeit muss die Lösungsstrategie gewählt werden bei Kopplung unterschiedlicher physikalischer Feldern?
Von der Art der Kopplung (simultan, sequentiell)
Nennen Sie drei wesentliche Nichtlinearitäten bei strukturmechanischen Berechnungen und geben Sie zu jeder ein unterschiedliches Anwendungsbeispiel!
geometrische Nichtlinearität (große Verzerrungen) - physikalische Nichtlinearität (Plastifizieren / Kriechen) - Systemnichtlinearität (Kontakt)
Was ist bei den eingesetzten Elementen, das bei der Kopplung unterschiedlicher physikalischer Feldern eingesetzt wird zu beachten?
Die Elemente müssen die physikalischen Effekte unterstützen
Was ist bei der Kopplung unterschiedlicher Elementtypen zu beachten?
Zusammenhang und korrekte Lastübertragung müssen gewährleistet sein.
Erläutern Sie den Begriff "free meshing"
automatisches Vernetzungsprogramm, welches zuerst Oberflächen vernetzt und sich dann in das Volumen hineinarbeitet. (meist Dreiecks- und Tetraederelemente) Die Netzfeinheit kann global oder bereichsweise vorgegeben werden.
Wie lautet das Gleichungssystem, das bei transienten Temperaturfeldberechnungen zu lösen ist? Benennen Sie die Symbole!
CT * T' + KT * T = Q
CT = Matrix der speziefischen Wärme
KT = Matrix der Wärmeleitfähigkeit
T = Spaltenmatrix der unbekannten Knotentemperaturen
Q = Wärmestromvektor infolge Konvektion und Strahlung
Erläutern Sie den Begriff "mapped meshing"!
Volumen (Flächen), die durch 6 Flächen (4 Linien) berandet sind, werden durch gleiche Unterteilung gegenüberliegender Flächen (Linien) mit Hexaedern (Viereckselementen) vernetzt.
Bei einer Modalanalyse ergeben sich die unteren Eigenfrequenzen f1 = 1,2*10^-7 Hz, f2 = 2,05*10^-5 Hz, f3 = 4,234 Hz. Wie interpretieren Sie die Ergebnisse?
Starrkörperbewegungen möglich, da System nicht mindestens statisch bestimmt gelagert.
Erläutern Sie den Begriff "sweeped meshing"!
2D - Vernetzung einer Deckfläche und schrittweise Extrusion in Dickenrichtung bis zur Zielfläche.
Welchen Einfluss haben der Grad der statischen Unbestimmtheit des Systems und der Grad der Ansatzfunktion des Elementes (linear / quadratisch) auf den Lösungsaufwand und die Genauigkeit?
Grad der statischen Unbestimmtheit:
· je höhergradig unbestimmt, desto weniger Lösungsaufwand
· kein Einfluss auf die GenauigkeitGrad der Ansatzfunktion:
· Je höhergradig, desto genauer die Ergebnisse
· je höhergradig, desto höher der Lösungsaufwand bei gleichbleibender Netzfeinheit
Was verstehen Sie unter "modaler Superposition"? Für welche Fragen wird sie angewandt? Welche anderen Lösungsverfahren sollten wann zum Einsatz kommen?
"Modale Superposition" ist ein iteratives Lösungsverfahren. Die Lösungen aus den einzelnen Eigenformen werden überlagert. Nur für lineare dynamische Probleme. Explizite Zeitintegration ==> extrem dynamische Probleme (z.B. Crash - Berechnungen) Implizite Zeitintegration ==> Standardprobleme
Definieren Sie den Begriff "Membran"
Membran: Biegeschlaffes Flächenelement, das senkrecht zur Fläche belastet werden kann. Anwendungen sind Zelte, Ballone, Membranen.
Definieren Sie den Begriff "2D-RVZ"!
2D - RVZ: (RVZ = rotationssymmetrischer Verzerrungszustand)
2D-Solid mit angewähltem rotationssymmetrischem Verzerrungszustand für rotationssymmetrische Probleme. Statt der Koordinaten x, y und z werden nun r, ϕ und z verwendet.
Nennen Sie die Vorteile automatisierter Vernetzungsverfahren
Vermeidung von Geometriefehlern (Lücken in der Vernetzung) · Verkürzung der Bearbeitungszeit · Lokale Verfeinerung einzelner Gebiete einfach möglich
Nennen Sie 2 Möglichkeiten zur Kopplung von CAD nach FEM
• Das FE-Programm ist in das CAD-Programm integriert und greift auf die CADDatenbasis zu. Bei einem externen CADProgramm kann dies über eine Direktschnittstelle erfolgen. Der Vorteil einer Direktschnittstelle ist, dass alle relevanten Daten gut übertragen werden. • Die Daten werden über eine standardisierte Schnittstelle transferiert. Es werden nur die Daten übertragen, die durch die Schnittstelle unterstützt werden. Es kann zu einem Datenverlust kommen. Standardisierte Schnittstellen sind z. B. IGES, STEP oder SAT
Wie ist der Winkel bei Vierecksflächen bzw. Dreieckselementen für eine Fehlerfreie Berechnung zu wählen?
Dreieck 300 < a < 1200
Viereck 450 < a < 1350
Welche Materialwerte sind für die im linearelastischen Bereich beanspruchte Strukturen erforderlich?
• E-Modul
• Querkontraktionszahl
• Dichte
Wie hängt die Größe des Gleichungssystems von der Anzahl der Systemfreiheitsgrade (FG) ab?
Berechnungen bis 100.000 FG sind klein
Über 1.000.000 FG sind sie groß
Über 10.000.000 bereits sehr groß
