FEM

Die virtuelle Produktentwicklung am Rechner ist heute Realität geworden. Methodisch führt dies zur Verknüpfung von 3-D-CAD, MKS, FEM, STRUOPT und Rapid-Prototyping. Hiermit sind die Ingenieure gefordert, rechnerunterstützte Arbeitstechniken gründlich zu erlernen. Kern der CAE-Technik ist die Finite-Element-Methode (FEM), die als universelles Analysewerkzeug tiefe Einblicke in die Elastik, Dynamik, Kinematik/Kinetik sowie das thermische bzw. strömungsmechanische Verhalten von Bauteilen und Systemen ermöglicht.

Auf Basis dieser Simulationen sind sichere Vorauslegungen möglich womit sich Innovationszeiten und Erprobungen verkürzen lassen. Über die Zeit- und Kostenersparnis amortisieren sich FEM Anwendungen oft sehr schnell.



Der Inhalt

· Grundlagen der FEM

· Verständnis des Ablaufs und der programmtechnischen Realisierung

· Elementbeschreibung, Konvergenzverhalten, Vernetzung und Gleichungslösung

· Lösung von linearen und nichtlinearen Festigkeitsproblemen

· exemplarische Behandlung von Mehrkörperstrukturen (MKS), Dynamik, Wärmeübertragung und Multiphysik sowie

· Anwendungsregeln, Fehlervermeidung und QS von Ergebnissen



Zu allen Problemstellungen werden gelöste Fallstudien sowie Verständnisaufgaben behandelt.

1 Einführung.- 2 Anwendungsfelder und Software.- 3 Grundgleichungen der linearen Finite-Element- Methode.- 4 Die Matrix-Steifigkeitsmethode.- 5 Das Konzept der Finite-Element-Methode.- 6 Wahl der Ansatzfunktionen.- 7 Elementkatalog für elastostatische Probleme.- 8 Kontaktprobleme.- 9 FEM-Ansatz für dynamische Probleme.- 10 Grundgleichungen der nichtlinearen Finite-Element-Methode.- 11 Wärmeübertragungsprobleme.- 12 Mehrkörpersysteme.- 13 Bauteiloptimierung.- 14 Grundregeln der FEM-Anwendung.- Übungsaufgabe 4.1.- Übungsaufgabe 5.1.- Übungsaufgabe 5.2.- Übungsaufgabe 5.3.- Übungsaufgabe 5.4.- Übungsaufgabe 5.5.- Übungsaufgabe 5.6.- Übungsaufgabe 5.7.- Übungsaufgabe 5.8.- Übungsaufgabe 6.1.- Übungsaufgabe 7.1.- Übungsaufgabe 7.2.- Übungsaufgabe 9.1.- Übungsaufgabe 9.2.- Übungsaufgabe 9.3.- Übungsaufgabe 9.5.- Übungsaufgabe 10.4.- Übungsaufgabe 11.1.- Übungsaufgabe 11.2.- Mathematischer Anhang.- Checkliste einer FE-Berechnung.- Sachwortverzeichnis.