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Hallo,

ich bin gerade dabei eine Arbeit zu schreiben, in der ich die beiden FE-Solver Abaqus / CalculiX hinsichtlich Modalanalyse miteinander vergleiche. Nachdem ich ein paar einfache, diskrete Systeme simuliert habe, habe ich die Querschwingungen eines eingespannten Balkens simuliert. Dabei fällt auf das unter CalculiX der Fehler zur analytischen Lösung bei sinkenden Elementzahlen immer größer wird (das Ergebnis das ich eigentlich von beiden Solvern erwartet habe). Unter Abaqus bleibt der Fehler jedoch konstant, und wird erst bei sehr wenigen Elementen größer. Jetzt frage ich mich woran das liegen könnte. Haben die beiden (namentlich gleichen) Elementtypen eventuell unterschiedliche Ansatzfunktionen, oder könnte das auch am Berechnungsverfahren des Solvers liegen?
Hier einmal die Input-Datei mit zehn Elementen, habe das ganze mit 100 / 50 / 20 und 10 Elementen durchgeführt.

Code:

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*NODE, NSET = N_NULL
      1,0.000000000000e+000,0.000000000000e+000,0.000000000000e+000
      11,1.000000000000e+002,0.000000000000e+000,0.000000000000e+000
*NODE, NSET = N_FREE
      2,1.000000000000e+001,0.000000000000e+000,0.000000000000e+000
      3,2.000000000000e+001,0.000000000000e+000,0.000000000000e+000
      4,3.000000000000e+001,0.000000000000e+000,0.000000000000e+000
      5,4.000000000000e+001,0.000000000000e+000,0.000000000000e+000
      6,5.000000000000e+001,0.000000000000e+000,0.000000000000e+000
      7,6.000000000000e+001,0.000000000000e+000,0.000000000000e+000
      8,7.000000000000e+001,0.000000000000e+000,0.000000000000e+000
      9,8.000000000000e+001,0.000000000000e+000,0.000000000000e+000
      10,9.000000000000e+001,0.000000000000e+000,0.000000000000e+000
*ELEMENT, TYPE = B31, ELSET = E_ALL
    1,      1,      2
    2,      2,      3
    3,      3,      4
    4,      4,      5
    5,      5,      6
    6,      6,      7
    7,      7,      8
    8,      8,      9
    9,      9,    10
    10,    10,    11
**
*MATERIAL, NAME = STEEL
*ELASTIC
2.1E11, 0.3
*DENSITY
7850.0
*BEAM SECTION, ELSET = E_ALL, MATERIAL = STEEL, SECTION = RECT
1.0, 1.0
*BOUNDARY
N_NULL, 1, 3
N_FREE, 1, 2
**
*STEP
*FREQUENCY
15
*OUTPUT, FIELD
*NODEOUTPUT
U
*NODEPRINT
U
*END STEP

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Hat jemand schon ähnliche Erfahrungen gemacht oder eine Idee woran das liegen könnte?
Liebe Grüße, m03.

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Verwenden die beiden Programme auch den selben Löser?

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Pam

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Soweit ich weiss, verwendet Abaquus den Lanczos-Eigensolver und CalculiX verwendet Spooles.

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Hallo,

CalculiX kenne ich zwar nicht aber, meine erste Vermutung, die ich jetzt habe, ist die unterschiedliche Elementdefinition beider FE-Systeme. In ABAQUS hat der ausgewählte Solver für die Berechnung (es gibt 3 unterschiedliche für die Eigenfrequenzberechnung) eine sekundäre Rolle, die berechneten Eigenfrequenzen bleiben nahezu gleich.
Da kann ABAQUS mit stärker verzerrten Elementen besser umgehen.
 

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Spooles ist ein direkter Löser, Lanczos arbeitet iterativ. Das könnte das Phänomen erklären.

Was an Deinem Modell auffällt: Es hat neun Freiheitsgrade und Du forderst 15 Eigenwerte an. Dies ist absolut unrealistisch. Das Netz kann die höherfrequenten Schwingungen gar nicht abbilden.

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Pam

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Servus,

also der Timoshenko-Balken mit linearen Lagrange-Funktionen zeigt voll integriert eine sehr schlechte Konvergenz aufgrund des Schublockings. Ich würde mal vermuten, dass Abaqus dieses direkt durch selektive Unterintegration beseitigt.

Grüße

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Danke erstmal für die ganzen Antworten. Der Unterschied direkter Solver zu iterativer Solver leuchtet als Grund natürlich ein.

Begriffe wie Schublocking und selektive Unterintegration sagen mir allerdings nichts konkretes, gibt es dazu eventuell empfehlenswerte Links / Quellen in denen das Ganze näher erläutert wird?

[Diese Nachricht wurde von m03 am 11. Dez. 2013 editiert.]

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Sowas sollte Grundlagenwissen über die FEM sein und in jeder vernünftigen Vorlesung behandelt werden. Google liefert aber mit Sicherheit auch Informationen. Ansonsten empfehele ich The finite element method von Hughes

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