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hallo liebes CATIA Forum,

ich habe irgendwie ein Denkfehler bzw. Lücke  was die Freiheitsgraden (FG) von Elementen angeht:

Eine Scheibe hat nur 2 translatorische FG. Sie darf nur in der Ebene belastet werden. Das leuchtet mir ein 

Eine Platte hat ein translatorische FG und zwei rotatorische(ROT)FG und sie darf nur senkrecht zur Ebene belastet werden. Aufgrund der zwei ROT FG kann sie die Biegespannungen aus der Querkraft wiedergeben. So weit so gut.
Nun wird es für mich tricky. Ein Volumenenlement hat nur 3 translatorische FG. Was bedeutet das in letzter Konsequenz?    Das ich damit keine Bauteile nachbilden sollte, die Momente aufweisen? Oder Momente nicht direkt einleiten sollte, da diese ja über die Knoten gehen, die ja Momente gar nicht aufnehmen geschweige denn auf den Nachbarknoten übertragen können? 
Mein Umkehrschlüssen klingen nicht logisch und irgendwie wird für mich auch kein Schuh draus.

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Hallo hustar76,
das ist wohl eher ein grundsätzliches Verständnisproblem. Also die Freiheitsgrade haben erst einmal nichts mit den Elementen/Modellen zu tun. Deine beiden ersten Scheibe, Platte sind zunächst Vereinfachungen des räumlichen auf einen ebenen Spannungszustand, d.h. die Spannungskomponenten in Dickenrichtung wird vernachlässigt. Allgemein besitzen diese Modelle jeweils 3 translatorische und 3 rotatorische Freihheitsgrade(FG) auf, wie auch ein allg. räumliches.
Die FG werden der Lagerung zugeordnet, d. h. Loslager, Hülse, Einspannung usw. Und erst durch die Definition dieser Lagerung an den Rändern deiner Modelle/Elemente werden die FG's der Modelle/Elemente bestimmt.
Du hast schon recht mit der Feststellung, dass mit einem translatorischen FG bzw. dessen Bindung kein Drehmoment übertragen werden kann. Aber mit 2'en, z. B. x und y fest, Drehmoment um die z-Achse als Belastung.   
Hoffe es hilf dir weiter
 

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hallo renschu,
danke für Deine schnelle Antwort. Es hilft mir teils weiter  .
Also ich muss Elemente und FG getrennt betrachten und die FG´s kommen erst bei der Lagerung ins Spiel.
Aber was hat dann ein Knoten oder ein Element der alle FG hat, einem Knoten voraus der nur 3 translatorische hat? Was kann er mit seinen ROT FG mehr bzw. was kann nicht mit Volumenelementen vernetzt werden weil sie kein ROT FG haben?
Ist die einzige Konsequenz, dass ich volumenvernetzte Teile bei der Lagerung lediglich gegen Verschiebung sperren muss und nicht gegen Rotation da eh kein FG vorhanden?

Besten Dank&Gruß
András

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Hallo huszar76,
deine beiden Fragen habe nicht ganz verstanden. Ich probier es trotzdem. Ein Element welches alle Freiheitsgrade besitzt, d. h. es gibt keine Lagerungen auf den Rändern(Knoten), kann sich unter einer äußeren Belastung frei im Raum bewegen. Im Bereich der FEM und der meisten Softwaresystem läuft das unter der Bezeichnung Starrkörperverschiebung, generiert normalerweise eine Fehlermeldung(Singularität). Ich gehe mal davon aus, dass du dich auf die GSA-Funktion Benutzerdefinierte Randbedingung beziehst. Wenn du da alle 6 FG's sperrst definiert du damit eine Einspannung auf den Rändern der gewählten Elemente.
Wenn du nur die 3 translatorische FG's sperrst, sollte Catia das selbe Ergebnis liefern wie bei einer Einspannung, da der Elfini-Solver rein linear berechnet, Material Hook'sches Gesetz und Verformung entspr. Theorie 1. Ordnung.
Mit der Funktion kannst du Lagerungssituation nachbilden, die mit den Standard-Randbedingungen von Catia nicht entsprechend nachgebildet werden können. 
Zur zweiten Frage: Du hast doch nur Einfluss auf die FG's der Knoten der Elemente, die du mit Lagerungsbedingungen versiehst. Die Rot.- FG's sind schon noch frei, d.h. im Element vorhanden, werden aber in den Knoten bei denen die 3 Verschiebung gesperrt sind, NULL.
MfG, vielleicht war's ja das  

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hallo und danke renschu, ....ich glaube ich bin fast so weit.. ...ich fasse zusammen:
Die FG´s bieten lediglich Möglichkeiten das Element zu lagern. Bei dem Stab, der nur Längskräfte aufnehmen kann, muss man also nur die Verschiebung entlang der Stabachse sperren um statisch bestimmt zu lagern. Ein ROT FG würde kein Sinn machen, da keine Momente im Element (Knoten) vorhanden sein können.

Abschließend hätte ich noch zwei Fragen, bevor ich alles verarbeite 

1. Was bedeutet das für den FEM Anwender wenn er bei einem volumenvernetzten Bauteil keine Rotation sperren kann? Vernetzt er mit Platten kann er alle 6 FG sperren. Warum gibt es da einen Unterschied?
2. Warum wird der ROT FG 0 wenn ich alle Verschiebungen sperre? weil keine Kräfte vorhanden sind, die ein Moment verursachen?

thx and greetz

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