Ebene Symmetrien ausnutzen
Durch die Ausnutzung von Symmetrien können Sie die Analyse auf einen Teil der Geometrie beschränken. Die Vorteile hinsichtlich Lösungszeit und Ressourcen-Beanspruchung liegen auf der Hand. Das Verfahren kann jedoch auch hilfreich sein, um Starrkörperbewegungen auszuschalten. Nicht nur die Geometrie, sondern auch die Eigenschaften, Lasten und Randbedingungen des Modells müssen sich symmetrisch verhalten.
• Randbedingungen: Schränken Sie bei ebener Symmetrie oder bei Spiegelsymmetrie alle Freiheitsgrade, die Verformungen senkrecht zur Symmetrieebene zulassen, durch Randbedingungen ein. Das untenstehende Beispiel verdeutlicht die Annäherung eines Modells, wobei aufgrund der ebenen Symmetrie des Modells nur ein Viertelausschnitt analysiert wird:
Vollständiges Modell
a
b
Dx, Ry und Rz sind in "a" als fest definiert, Dz, Rx und Ry sind in "b" als fest definiert. Da für Volumenelemente keine Freiheitsgrade für die Rotationsachsen definiert werden, brauchen in diesem Fall keine Randbedingungen für Rx, Ry und Rz festgelegt zu werden.
• Randbedingungen in Thermal: Für Wärmemodelle sind Symmetriebedingungen erforderlich. Diese sind jedoch bereits vorgegeben. Wenn in Thermal keine Randbedingungen definiert sind, bedeutet dies, dass die Außenberandung einen perfekten Isolator darstellt. (Wärme wird nicht über die Symmetrieebene hinaus übertragen.)
• Lasten: In Symmetriemodellen müssen auch die Lasten symmetrisch sein. In manchen Fällen müssen Sie die Lastwerte um denselben Betrag verringern wie die Geometrie. Beispiel: Bei der Analyse eines Hälftenschnitts müssen Sie auch manche Lasten halbieren. Gesamtlasten müssen normalerweise skaliert werden (Punkt-, Kurven- und Flächengesamtlasten, Gesamtlasten an einem Punkt, Gesamtlagerlasten an einem Punkt, Lagerlasten und Gesamtwärmelasten). Lasten, die abhängig sind von Flächeninhalt (Druck, Wärmelast pro Flächeneinheit, Kraft pro Flächeneinheit) oder Volumen (Zentrifugallast, Gravitation, volumetrische Wärmelast) müssen nicht skaliert werden.
• Eigenschaften: Grundsätzlich sollten bei der Nutzung von Symmetrien nur isotrope Materialeigenschaften verwendet werden, es sei denn, die Materialausrichtung eines anisotropen Materials ist symmetrisch.
• Modalanalyse: Bei Symmetrien in Modalanalysen ist zu beachten, dass nur die symmetrischen Eigenmoden berechnet werden. Dies bedeutet, dass Symmetrien für diese Analyseart sowie für alle anderen Analysen, die auf Ergebnisse von Modalanalysen zurückgreifen, in der Regel nicht verwendet werden sollten (dies gilt für Beulanalysen, dynamische Zeitanalysen, Frequenzanalysen, stochastische Antwortanalysen und Stoßanalysen).