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hi Leude,
Ich hab einen mit einer Flächenpressung belasteten I-Träger vorliegen und ich hab in Patran ein Balkenmodell, Schalenmodell, und Volumenmodell(einmal Tet4 als Element und einmal Tet10 als Element), und jetzt möchte ich wissen, welches Modell zur Spannungauswertung bzw. zur Beurteilung der Steifigkeitsmatrix eher geeignet ist, und warum. Kann mir jd diese Frage beantworten???

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Was Du mit dem Begriff "Beurteilung der Steifigkeitsmatrix" meinst, ist mir nicht klar. Die Steifigkeitsmatrix wird doch - egal, welchen Solver Du verwendest - von Deinem FEM-Tool erstellt und ausgewertet, so daß Du Dich darum gar nicht zu kümmern brauchst.

Was die gewünschte Genauigkeit betrifft, so ist die (natürlich) mit Volumenelemtenen immer am höchsten, das gilt aber dann natürlich äquivalent für den erforderlichen Rechenaufwand. Gerade darum verwendet man ja für bestimmte Anwendungsfällt spezielle "abgespeckte" Elemente, beispielsweise Schalen für dünnwandige Strukturen oder Balkenelemente für stab- bzw. balkenförmige Strukuren, deren Länge wesentlich größer ist als ihre Durchmessermaße.

Welches dieser Elemente für speziell Deinen Anwendungsfalls am geeignetesten ist, hängt von der zugrundeliegenden Geometrie ebenso ab wie von den Randbedingungen, der Belastung und der zur Verfügung stehenden Rechnerkapazität.

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Hallo nikemax3,

mache doch jeweils einfach eine Konvergenzanalyse mit TET4 und
TET10 Elementen. Somit hast Du zwei Vorteile :

1. Du hast überprüft, ob Dein Ergebnis konvergiert
2. Du siehst, wie schnell die jeweiligen Elemente (TET4/TET10)
  gegen den Grenzwert konvergieren.

Gruß KubaG

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Sorry, Ich hab gemeint, welche Variante wäre für die Beurteilung der globalen Steifigkeiten geeignet???eher das Volumenmodell auch????
hätte noch eine Frage bitte, wie überprüfe ich die Konvergenz meiner Lösung???
danke für die Hilfe

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Die Konvergenz Deiner Lösung überprüft der von Dir verwendete Solver (Abaqus, MARC, ANSYS, was auch immer...) mit einem von Dir gewählten Konvergenzkriterium. In der Regel wählt man dabei zwischen einem Kraft- und einem Displacementkriterium oder einer Kombination aus beidem.

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Zur Konvergenz wie ich sie gemeint habe....
http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum99/HTML/000095.shtml

Frohes Schaffen

Gruß KubaG

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Um herauszufinden, ob das numerisch ermittelte Ergebnis auch gegen die richtige Lösung konvergiert, bleibt eigentlich kein anderes Mittel, als bestimmte errechnete Größen (wenn's sein muß, in einer Vergleichsrechnung) mit den äquivalenten (meßbaren!) Größen in der Realität zu vergleichen. Spannungen sind dazu denkbar ungeeignet, denn die zu messen ist extrem aufwendig und kompliziert. Bei Dehnungen sieht's dank der Existenz von DMS schon etwas einfacher aus (DMS kleben ist aber auch nicht jedermanns Sache). Am einfachsten sind sicherlich reine Translationsgrößen wie Verschiebungen oder Durchbiegungen zwischen Rechnung und Realität abzugleichen.

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Zu dem Konvergenzradius hätte ich da noch eine Frage: in welcher Größenordnung sollte er sich denn befinden? Ich habe zur zeit einen von 0.010 mit einem "Singularity Ratio" von 0.18. Ehrlich gesagt habe ich mir darüber noch keine Gedanken gemacht, aber anscheinend ist dies eminent wichtig. Sind FEM Rechnungen bei euch für "Pi x Daumen" gedacht oder sind die Ergebnisse so verlässlich dass sie für Festigkeitsnachweise herangezogen werden?

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Die Aussagefähigkeit und somit Güte einer FEM-Simulation hängt von sehr vielen Einflussfaktoren und mitnichten nur einem bestimmten numerischen Faktor ab, u.a. von

- der Qualität der Geometrie-Daten
- der Genauigkeit der Netzgenerierung (Gitterqualität)
- der Genauigkeit der Modellierung von Lasten & Randbedingungen
  (hier passieren in der Praxis die meisten Fehler!)
- der Genauigkeit der verwendeten Materialdaten
- der zugrundeliegenden physikalischen Modelle und
  Materialgesetze
- der Fähigkeiten des verwendeten Solvers (z.B. hinsichtlich
  Nichtlinearitäten, Kontakt, Reibung...)
- der Erfahrung des Berechners (insbesondere beim Interpretieren
  der Ergebnisse)
- und, und, und...

Natürlich werden FEM-Simulationen für Festigkeitsnachweise herangezogen. Die Vorauslegung von Bauteilen auf Festigkeit mittels FEM dürfte sogar den größen Anteil der Simulations-Anwendungen in der industriellen Praxis ausmachen, gefolgt von der Umform- und Prozess-Simulation sowie der Verfahrensauslegung.

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Unabhängig vom verwendeten FEM-Programm lässt sich sicherlich klar herausstellen, dass Tetraeder-Elemente mit linearer Formfunktion (also die TET4-Elemente) für Spannungsauswertungen ungeeignet sind.
Eine Bewertung von quasikonvergenten Spannungen - also solche, die theoretisch korrekt oder nahezu korrekt sind - ist nur möglich mit TET10-Elementen.
In Pro/Mechanica gibt es die Möglichkeit, noch höhergradige Polynome für Verschiebungsansatzfunktionen zu verwenden, aber bei den meisten FEM-Programmen sind die quadratischen Formfunktionen vorhanden und müssen zwingend bei Spannungsanalysen genutzt werden.
Im Hinblick auf die Verschiebungsfelder - also die Steifigkeiten - genügen u.U. auch lineare Tetraeder, da wenigstens für die Verschiebungsinterpolation lineare Funktionen vorliegen.
Eine allgemein gültige Aussage, dass nur Volumenelemente zu den korrekten Ergebnissen führen, ist dagegen nicht richtig: wenn sich die Struktur dimensional reduzieren lässt - also z.B. aus dünnwandigen Blechen besteht - dann ist die Wahl von Schalenelementen sehr angemessen.

Gruss,

Rüdiger 

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also ich moechte dem letzten beitrag unbedingt zustimmen: auch ich habe noch niemals etwas gutes über tet4-elemente im zusammenhang mit spannungsanalysen erlebt. aufgrund der linearen verschiebungsfunktion werden die ins element interpolierten spannungen konstant (--> da aus den verschiebungen abgeleitet). dies funktioniert für hex-elemente noch ganz gut, aber sicherlich nicht mehr für tet's.
also eher mal finger weg von spannungen aus tet4-analysen. da hilft auch keine konvergenzbetrachtung: die dinger konvergieren einfach nicht bzw. erst bei so feiner vernetzung, dass es ohnehin sinnlos ist.

ciao. FEMalloy

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Und dann gibt es noch lineare Tetraeder mit zusätzlichen Rotationsfreiheitsgraden (jedenfalls gabs die bei Ansys mal)- Genauigkeit Größenordnung wie lineare Hexaeder, allerdings wesentlich weniger Rechenzeit als 10er-Tets. In manchen Situationen eine Supersache, vor allem, wenn man sich auf spezielle Bereiche konzentrieren will und ein sehr großes Netz hat.

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