Für eine einzelne Finite Element Analysis (FEA) sind verschiedene Arten von Informationen erforderlich, bevor die Analyse in einem Konstruktionsmodell ausgeführt werden kann. Diese grundlegenden Informationen müssen mindestens angegeben werden:

Am Anfang der Vorbereitung für eine Analyse oder Netzerzeugung steht immer die Erstellung und Benennung eines Lastfalls. Für einzelne Teile muss der Lastfall mit dem Teil verknüpft werden, das analysiert bzw. vernetzt werden soll. Für Baugruppen muss der Lastfall mit der Baugruppe verknüpft werden, die die zu analysierenden Teile enthält. Zu diesem Zweck sind die Schaltflächen auf der Registerkarte FEA in der Gruppe Lastfall vorgesehen.

Das Material, das für das Teil oder die Struktur verwendet werden soll, besitzt bestimmte physikalische Eigenschaften. Das Material muss zusammen mit seinen physikalischen Eigenschaften in die Lastfallinformationen einbezogen werden.

In Creo Elements/Direct Finite Element Analysis haben Sie die Möglichkeit, in einer allgemeinen Materialiendatenbank, einer bevorzugten Liste mit Materialien, die von Ihnen oder Ihrem Unternehmen gepflegt wird, vordefinierte Materialien mit ihren Eigenschaften auszuwählen. Sie können Ihre Auswahl auch aus einer Liste mit Materialien treffen, die während der aktuellen Creo Elements/Direct Finite Element Analysis-Sitzung verwendet wird.

Damit Sie das beste Modell für Ihre Konstruktion erstellen können, müssen Sie festlegen, welchen Einschränkungen das Objekt bei der Verwendung unterliegt. Beispiel: Befindet es sich auf dem Boden, wo es sich entlang der X- und Z-Achsen, aber nicht entlang der Y-Achse bewegen kann? Ist es entlang einer Kante an die Innenseite eines Metallschranks geschweißt? Ist es an sechs Stellen an gegenüberliegenden Enden seiner Länge an eine Stütze genietet?

Die mechanischen Randbedingungen sind die Verschiebungseinschränkungen, die festlegen, wo und wie das Konstruktionsmodell entsprechend den Umgebungsverhältnissen theoretisch unterstützt wird oder am Boden befestigt ist. Gleichermaßen bilden die thermischen Randbedingungen Temperatur- und Wärmeflusseinschränkungen, die festlegen, wie das Konstruktionsmodell hinsichtlich der Umgebung aufrechterhalten wird.

Die Positionen, an denen Ihr Modell theoretisch unter Betriebsbedingungen unterstützt wird, werden als Randbedingungen bezeichnet. Hierbei handelt es sich um Punkte im Modell, die verhindern, dass es sich in alle oder bestimmte Richtungen verschiebt oder verformt. Sie können beispielsweise Schweißpunkte oder Verschraubungspositionen darstellen. Dieser Prozess schränkt bekanntermaßen den Freiheitsgrad ein.

In der Modellierungs-/Analyseumgebung sollten Sie versuchen, die Auswirkungen von realen Stützvorrichtungen zu reproduzieren, wenn Sie Randbedingungen auf das Modell anwenden.

Mit Creo Elements/Direct Finite Element Analysis haben Sie die Möglichkeit, Randbedingungen für das Modell an einzelnen Eckpunkten, entlang einer Kante oder über die gesamte Fläche festzulegen.

Nachdem Sie für das Modell nach besten Schätzungen von Verankerungsart und geplanter Betriebsumgebung Randbedingungen festgelegt haben, können Sie die simulierten Lasten auf die jeweiligen Bereiche anwenden, die bei "normalem" Gebrauch des Teils betroffen sind.

Eine Last setzt sich aus drei verschiedenen Informationen zusammen:

Wenn Sie eine Last in Creo Elements/Direct Finite Element Analysis anwenden, geben Sie den Eckpunkt, die Kante oder die Oberfläche an, auf den bzw. die die Last anzuwenden ist. Sie können den Wert für diese Last festlegen. Schließlich legen Sie bei mechanischer Belastung die Richtung für diese angewendete Last relativ zum Modell und zum gewählten Koordinatensystem fest.

Im Rahmen eines Lastfalls können mehrere Lasten und Lastenarten für das Modell angewendet werden. Sie können die Auswahl einer Position, Größenordnung und Richtung für alle möglichen simultanen Lasten wiederholen, die Sie für das Teil oder die Struktur erwarten.

Eine andere Lastart ist die erzwungene Verschiebung. Diese Spezifikation gibt an, dass ein bestimmter Punkt, eine bestimmte Kante oder eine bestimmte Oberfläche um einen vorgegebenen Abstand entlang einer oder mehrerer Achsen verschoben werden muss.

Bei der Wärmeanalyse können Sie auch eine Belastung in Form einer freien Konvektion auf das Modell anwenden.

Mit Creo Elements/Direct Finite Element Analysis müssen Sie kein bestimmtes Koordinatensystem für das gesamte Analysemodell erstellen oder festlegen, obwohl dies für bestimmte Analysemodelle von Vorteil sein kann. Bei Anwendung von Lasten und Randbedingungen ist allerdings ein Koordinatensystem anzugeben.

In Creo Elements/Direct Finite Element Analysis stehen drei Koordinatensysteme zur Verfügung:

Das globale Koordinatensystem, das von Creo Elements/Direct Finite Element Analysis verwendet wird, wird direkt aus der Creo Elements/Direct Modeling Umgebung übernommen, in der das Konstruktionsmodell erstellt wurde. Dieses Koordinatensystem ist mit dem globalen kartesischen Koordinatensystem identisch, das in Creo Elements/Direct Modeling verwendet wird.

Die globalen und lokalen Koordinatensysteme werden auf dieselbe Weise wie in Creo Elements/Direct Modeling verwendet und bearbeitet. Weitere Informationen finden Sie in der Dokumentation zu Creo Elements/Direct Modeling.

Das zylindrische Koordinatensystem ist ebenfalls verfügbar und bietet zusätzliche Flexibilität beim Festlegen von Lasten und Randbedingungen für radiale, tangentiale und axiale Koordinaten.

Nach der Festlegung von Materialeigenschaften und Randbedingungen kann das Modell in eine Sammlung von finiten Elemente unterteilt oder "diskretisiert" werden. Dieser Vorgang wird im Allgemeinen als "Vernetzung" bezeichnet, da das Ergebnis des Diskretisierungsprozesses in der Anzeige einem Netz gleicht. In Creo Elements/Direct Finite Element Analysis erfolgt die Vernetzung automatisch. Dieser Vorgang ist für Sie transparent, wenn eine Analyse ausgeführt wird. Das bedeutet allerdings nicht, dass Sie auf die Netzerstellung keinen Einfluss nehmen können.

Das Netz setzt sich aus finiten Elementen und Knoten zusammen. Knoten sind geometrische Punkte, die Sie bei der Definition oder Abgrenzung der Modellgeometrie und der Verbindung der Elemente unterstützen. Alle Analyseergebnisse, z. B. Verschiebungen und Reaktionskräfte, werden an Knoten bestimmt. Die Knotenverschiebung bildet die Grundlage für die Gleichungen, die bei der Analysemethode mit finiten Elementen verwendet werden.

Wenn es in Ihrem Modell bestimmte Positionen gibt, von denen Sie Analyseergebnisse ableiten möchten, können Sie in Creo Elements/Direct Finite Element Analysis Netzbedingungen festlegen, z. B. das Konzentrieren von Elementen an bestimmten Punkten oder in bestimmter Geometrie und das Definieren von Knotenpositionen auf Eckpunkten, Kanten und Flächen. Diese Knotenpositionen werden als Knotenorte bezeichnet. (In einigen FEA-Systemen werden Knotenorte auch Seed Points oder Grid Points genannt.)

Wenn Creo Elements/Direct Finite Element Analysis das Netz für Ihr Konstruktionsmodell erstellt, werden an allen angegebenen Positionen die entsprechenden Bedingungen berücksichtigt. Das bedeutet, dass die Netzelemente in kritischen Bereichen konzentriert oder an bestimmten Knotenorten verbunden werden anstatt entsprechend der optimalen Elementgröße und ­-form für Ihr Modell automatisch platziert zu werden.

Durch die Angabe von Netzbedingungen berücksichtigen die erzeugten Gleichungen und Ergebnisse der Analyseverarbeitung die spezifischen, benutzerdefinierten Verfeinerungen zusammen mit den automatisch erstellten Knoten.

Mit den Netzbedingungen soll sichergestellt werden, dass die Ergebnisse, die aus den Knoten im Modell abgeleitet werden, so genau wie möglich für die angegebenen Parameter sind.