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FHA / FM / TH 2007/10
FEM FE-Systeme
FEM Folie 3- 1
Preprocessor
Solver (FE-Programm)
Postprocessor
(Datenaufbereitung und grafische Kontrolle)
(Berechnung)
(grafische Ergebnisausgabe)
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FEM FE-Programme
FEM Folie 3- 2
MSC Nastran
NX Nastran (UGS)
Ansys
Abaqus
Cosmos/M (Solid Works)
Pro/Mechanica (Pro Engineer)
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FEM Schnittstellen (Dateien)
FEM Folie 3- 4
Femap
NX Nastran
test0000.DAT: Eingabedaten für Nastran
test.MOD: Modell-Datei mit allen Informationen
test0000.F06: Fehlermeldungen
test0000.F04: Analyseablauf
test0000.LOG: Systemdaten (Hardware, OS), zeitl. Ablauf der Analyse
test0000.OP2: Ergebnisse in binärer Form
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FEM Schnittstellen (Dateien)
FEM Folie 3- 5
F06 – Datei mit Fehlermeldung
^^^ USER FATAL MESSAGE 9137 (SEKRRS) ^^^ RUN TERMINATED DUE TO EXCESSIVE PIVOT RATIOS IN MATRIX KLL.^^^ USER ACTION: CONSTRAIN MECHANISMS WITH SPCI OR SUPORTI
ENTRIES OR SPECIFY PARAM,BAILOUT,-1 TO CONTINUE THE RUN WITH MECHANISMS.
*** USER INFORMATION MESSAGE 4110 (OUTPX2)END-OF-DATA SIMULATION ON FORTRAN UNIT 12(MAXIMUM SIZE OF FORTRAN RECORDS WRITTEN = 1 WORDS.)(NUMBER OF FORTRAN RECORDS WRITTEN = 1 RECORDS.)(TOTAL DATA WRITTEN FOR EOF MARKER = 1 WORDS.)
NOVEMBER 21, 2006 NX NASTRAN 9/20/05 PAGE 9
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FEM Schnittstellen (Dateien)
FEM Folie 3- 6
DAT – Datei mit Eingabedaten für Nastran
INIT MASTER(S)ID Femap,FemapSOL SESTATICSTIME 10000CEND
ECHO = NONEDISPLACEMENT(PLOT) = ALLSPCFORCE(PLOT) = ALLOLOAD(PLOT) = ALLFORCE(PLOT,CORNER) = ALLSTRESS(PLOT,CORNER) = ALLSPC = 1LOAD = 1
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FEM Schnittstellen (Dateien)
FEM Folie 3- 7
DAT – Datei mit Eingabedaten für Nastran
BEGIN BULK$ ***************************************************************************$ Written by : Femap with NX Nastran$ Version : 9.10$ Translator : NX Nastran$ From Model : $ Date : Tue Nov 21 21:21:17 2006$ ***************************************************************************$PARAM,POST,-1PARAM,OGEOM,NOPARAM,AUTOSPC,YESPARAM,K6ROT,100.PARAM,MAXRATIO,1.E+8PARAM,GRDPNT,0CORD2C 1 0 0. 0. 0. 0. 0. 1.+FEMAPC1+FEMAPC1 1. 0. 1.CORD2S 2 0 0. 0. 0. 0. 0. 1.+FEMAPC2+FEMAPC2 1. 0. 1.
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FEM Schnittstellen (Dateien)
FEM Folie 3- 8
DAT – Datei mit Eingabedaten für Nastran
$ Femap with NX Nastran Load Set 1 : lc1FORCE 1 12 0 1. 0. -25000. 0.$ Femap with NX Nastran Constraint Set 1 : co1SPC 1 17 123 0.$ Femap with NX Nastran Property 1 : rodAPROD 1 1 1700. 0. 0. 0.$ Femap with NX Nastran Property 2 : rodBPROD 2 1 3400. 0. 0. 0.$ Femap with NX Nastran Material 1 : steelMAT1 1 210000. 0. 0. 0.GRID 5 0 0. 4000. 0. 0 GRID 7 0 0. 6000. 0. 0 …….GRID 35 0 -5500. 0. 0. 0 CROD 1 1 17 22CROD 2 1 22 5……..CROD 18 2 35 25ENDDATA 82a97086
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FEM Geschichte der FEM (Quelle: Wikipedia)
FEM Folie 3- 9
Der Einsatz der FEM in der Praxis begann in den frühen 1960er Jahren in der Luft-
und Raumfahrtindustrie und sehr bald auch im Fahrzeugbau. Die Methode basiert
hier auf den Arbeiten bei der Daimler AG in Stuttgart, die das selbst entwickelte FEM-
Programm ESEM (Elektrostatik-Element-Methode) einsetzte, lange bevor die computerunterstützte Konstruktion (CAD) Anfang der 1980er Jahre ihren Einzug hielt.
Der Ausdruck Finite-Elemente-Methode wurde erstmals 1960 von R.W. Clough
vorgeschlagen und wird seit den 1970er Jahren überall verwendet.
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FEM Geschichte der FEM (Quelle: Wikipedia)
FEM Folie 3- 10
Die Geschichte der Finite-Elemente-Methode erschließt sich aus den Forschungen und
Veröffentlichungen der folgenden Autoren (Auswahl):
* Walter Ritz (1878–1909): neue Methode zur Lösung von Variationsproblemen,
Ritz’sches Verfahren (1908/09)
* Boris G. Galerkin: Verfahren der gewichteten Residuen (1915)
* Trefftz (1926): lokal begrenzte Ansatzfunktionen; Gegenstück zum Ritz’schen
Verfahren
* Alexander Hrennikoff (1896-1984): Stabmodelle, Ersetzen von Scheiben durch
Fachwerke, Platten durch Trägerroste 1940/41
* Richard Courant (1888–1972): Variational methods for the solution of problems of
equilibrium and vibration(s). 1943 (Ansatzfunktionen mit lokalem Träger,
elementweise Ansätze für Schwingungsprobleme)
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FEM Geschichte der FEM (Quelle: Wikipedia)
FEM Folie 3- 11
* John Argyris (1913–2004): Kraft- und Verschiebungsmethode für Stabtragwerke,
Matrizenformulierung (1954/55)
* M. J. Turner, Ray W. Clough, H. C. Martin, L. J. Topp: Stiffness and deflection
analysis of complex structures. 1956 (erste Strukturberechnung von
Flugzeugflügeln bei Boeing, erste Anwendung der FEM mit Computerprogramm,
erste Anwendung von Flächenelementen)
* Ray W. Clough: The finite element method in plane stress analysis. 1960
(wahrscheinlich erste Verwendung des Begriffs Finite Elemente)
* Olgierd C. Zienkiewicz (* 1921), Pionier der FEM und erstes Standardwerk
(Lehrbuch): The Finite Element Method in Structural and Continuum Mechanics.,
1967 (mit Y. K. Cheung)
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FEM Übung 3: Balkenstruktur Abmessungen SI-Einheiten
FEM Folie 3- 13
6 m
5 m
5 m
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FEM Übung 3: Balkenstruktur Darstellung des Elementquerschnitts
FEM Folie 3- 15
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FEM Übung 3: Balkenstruktur Eigenschaften
FEM Folie 3- 16
Orientierungsachse für den Balkenquerschnitt
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FEM Übung 3: Balkenstruktur Eigenschaften
FEM Folie 3- 17
Orientierungsachse für den Balkenquerschnitt
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FEM Übung 3: Balkenstruktur Lager
FEM Folie 3- 18
alle 6 Freiheitsgrade festhalten
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FEM Übung 3: Balkenstruktur Vernetzung
FEM Folie 3- 21
Vernetzung:
Mesh – Geometry – Curves (Use Meshing Attributes)
Eigenschaften den Linien (Geometrie!) zuweisen:
Mesh – Mesh Control – Attributes Along Curve
Elementgröße / Elementanzahl:
Mesh – Mesh Conrtol – Size Along Curve
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FEM Übung 3: Balkenstruktur Ergebnisse
FEM Folie 3- 23
Model – Output - Process