Nach der Eingabe der Variablen für das Netz und die Analyse Ihres Konstruktionsmodells können Sie die Art der Analyse angeben, die mit den festgelegten Eigenschaften und Bedingungen durchgeführt werden soll.
FE Analysis/Stress bietet verschiedene Analysearten zur Auswahl an: Linear statisch, P Linear statisch, Linear-statische H-Adaption, Modal, LinearBeulen und Stationäre Wärme.
Mithilfe der linear-statischen Analyse werden die Spannungen und Verschiebungen einer Struktur unter vorgegebenen Lasten und Randbedingungen ermittelt.
Die linear-statische Analyse ist die am häufigsten verwendete Analyseart. Der Begriff "linear" bedeutet, dass sich die berechnete Reaktion, Verschiebung oder Spannung beispielsweise linear zur aufgebrachten Kraft verhält. Der Begriff "statisch" bedeutet, dass sich die Kräfte im Laufe der Zeit nicht ändern oder dass die Zeitvariation unbedeutend ist und bedenkenlos vernachlässigt werden kann.
Ein Beispiel für statische Kraft ist das Eigengewicht eines Gebäudes, das sich aus dem Gewicht des Gebäudes und dem Gewicht der Büros, Einrichtung, Möbel usw. zusammensetzt. Dieses Eigengewicht wird oft in lb/ft2 oder N/m2 ausgedrückt. Diese Lasten werden häufig mit einer voraussichtlichen Höchstlast definiert, wobei ein gewisser Sicherheitsfaktor für konservative Berechnung berücksichtigt wird.
Die statische Gleichung ist wie folgt:
[K]{u}=(f)
• K = Systemsteifigkeitsmatrix (automatisch von Creo Elements/Direct Finite Element Analysis erzeugt)
• u = Vektor der Verschiebungen, der von Creo Elements/Direct Finite Element Analysis berechnet wird
• f = Vektor der aufgebrachten Kräften (die Sie angeben)
Nach der Berechnung der Verschiebungen verwendet Creo Elements/Direct Finite Element Analysis diese Werte, um Spannungen, Reaktionskräfte und Dehnungen zu berechnen.
Mithilfe der linearen Beulenanalyse wird neben dem Multiplikationsfaktor für die Last, bei dem Beulen in der Struktur entstehen, auch die Form der verbeulten Struktur ermittelt.
Eine linear-statische Analyse geht von einer Struktur aus, die sich in einem stabilen Gleichgewicht befindet. Es wird angenommen, dass die Struktur nach dem Entfernen der aufgebrachten Last wieder in ihre ursprüngliche, unverformte Position zurückkehrt. Bei bestimmten Lastkombinationen verformt sich die Struktur jedoch weiter, ohne dass die Belastung zunimmt. In diesem Fall wurde die Struktur instabil; sie hat sich ausgebeult. Für eine lineare Beulenanalyse wird vorausgesetzt, dass die Struktur nicht nachgibt und sich die Richtung der aufgebrachten Kräfte nicht ändert.
Bei einer Beulenanalyse werden die Eigenwerte berechnet. Hierbei handelt es sich um die Skalierungsfaktoren, die die aufgebrachte Last multiplizieren, um die kritische Beullast zu erzeugen. Im Allgemeinen ist nur die niedrigste Beullast von Interesse, da sich die Struktur bereits verformt, bevor Beullasten höherer Ordnung erreicht werden. Aus diesem Grund muss nur der niedrigste Eigenwert berechnet werden.
Die Beulgleichung ist wie folgt:
[ K + E1 Kd ] = 0
Wobei gilt:
• K = Steifigkeitsmatrix
• Kd = differenzielle Steifigkeitsmatrix
• E1= die zu berechnenden Eigenwerte
Nach der Berechnung der Eigenwerte wird die kritische Beullast berechnet:
Pcr1 = E1Pa
Wobei gilt:
• Pcr1 = kritisch Beullasten
• Pa = aufgebrachte Lasten
• E1= die zu berechnenden Eigenwerte
Auch hier gilt: Nur die niedrigste kritische Beullast ist von Interesse.
Mithilfe der Modalanalyse werden die Eigenschwingungen und Eigenmodenformen einer Struktur ermittelt.
Eine Modalanalyse (auch Eigenfrequenz- oder Schwingungsanalyse genannt) berechnet die Eigenschwingungen und Eigenmodenformen einer Struktur. Die Eigenschwingungen sind die Frequenzen, bei denen eine Struktur zu schwingen beginnt, wenn sie einer Störung ausgesetzt wird. So werden beispielsweise die Saiten eines Klaviers so gestimmt, dass sie mit einer bestimmten Frequenz schwingen. Die verformte Form einer bestimmten Eigenfrequenz wird als Eigenmodenform bezeichnet.
Eine Schwingungsanalyse ist die Voraussetzung für das umfassende Verständnis der dynamischen Eigenschaften einer Struktur.
Eine Schwingungsanalyse wird u. a. aus den folgenden Gründen durchgeführt:
• Zur Beurteilung der dynamischen Interaktion zwischen einer Komponente (z. B. einem Teil einer rotierenden Maschine) und ihrer tragenden Struktur.
Wenn die Eigenfrequenz der tragenden Struktur annähernd der Betriebsfrequenz der Komponente entspricht, kann es zu einer erheblichen dynamischen Verstärkung der Lasten kommen.
• Zur Beurteilung der Auswirkungen von Konstruktionsänderungen auf die dynamischen Eigenschaften.
• Zur Beurteilung des Grads der Korrelation zwischen Modaltestdaten und Analyseergebnissen.
Bei einer Schwingungsanalyse werden die Eigenwerte und Eigenvektoren des Modells berechnet. Für jeden Eigenwert, der sich proportional zu einer Eigenfrequenz verhält, existiert ein entsprechender Eigenvektor oder eine entsprechende Eigenmodenform.
Jede Eigenmodenform ist dahingehend mit einer verschobenen statischen Last vergleichbar, dass es für jeden Knoten Verschiebungen und Rotationen gibt. Der Hauptunterschied zwischen der Eigenmodenform und den statischen Verschiebungen ist die Skalierung. Bei einer statischen Analyse geben die Verschiebungen die tatsächlichen physischen Verschiebungen aufgrund der aufgebrachten Lasten wieder. Da es bei einer Schwingungsanalyse keine aufgebrachte Last gibt, können die Komponenten der Eigenmodenform mit einem beliebigen Faktor skaliert werden.
• Die P-linear-statische Analyse entspricht der linear-statischen Analyse mit dem Unterschied, dass sie Adaption mit P-Elementen verwendet (besser gekrümmte Geometrie und mathematische Darstellung).
• Die linear-statische H-Adaptionsanalyse entspricht der linear statischen Analyse mit dem Unterschied, dass sie Adaption mit H-Elementen verwendet (verringerte Elementgröße und erhöhte Anzahl der Elemente).
• Die P-Modalanalyse ist ähnlich der Modalanalyse, verwendet jedoch Adaption mit P-Elementen (besser gekrümmte Geometrie und mathematische Darstellung).
• Mithilfe der stationären Wärmeanalyse werden Temperaturverteilung und Wärmefluss in einem Teil ermittelt.