Typische Anwenderfrage:
Wie bestimme ich, welche Spannungs- und Dehnungsorientierung für die Modellanalyse richtig ist?
1.) Bitte kennt jemand die Standard-Einheiten?
2) Und was bedeutet die Fehlermeldung "Zu viele Versuche für dieses Inkrement"?
3) Drittens, was bedeuten die folgenden Spannungs- und Dehnungsbezeichnungen: S11, S22, S33 und S12 dann E11, E22, E33, E12
4) Was ist mit der maximalen und minimalen Hauptspannung, der maximalen und minimalen Spannung und Dehnung in der Ebene?
Antwort:
Punkt 1: Normalerweise können Sie die Einheiten frei wählen, aber es ist ratsam, SI-Einheiten (m kg s ...) zu wählen, da sonst die Umrechnung manchmal schwierig sein kann. Einige FEM-Programme des Maschinenbaus arbeiten mit mm-Längeneinheiten. Mit welchem Programm arbeiten Sie?
Bezüglich Punkt 2: Es bedeutet, dass die Berechnung eines iterativen Schrittes in Richtung einer numerischen Lösung nicht konvergiert hat (was normalerweise die Fehlerwerte für Ihr neues Netz und die abgeleiteten Grössen wie Verschiebung, Dehnung und Kräfte reduziert). Da die Werte nicht gesunken sind, hat das Programm nach einem bestimmten voreingestellten Maximalwert an Iterationsversuchen angehalten. Sie können in diesem Stadium der Berechnung eine erzwungene Neuvernetzung versuchen oder von Anfang an ein anderes Ausgangsnetz wählen.
Punkt 3 bezieht sich auf die Notation der Werte des Spannungstensors (s11 ... s33) und der Youngs-Modul-Matrix. In einer 3 mal 3 Matrix haben Sie 3 Zeilen und 3 Spalten mit insgesamt 9 Werten. Die Diagonalwerte s11, s22 und s33 (analog für E11 bis E33) sind die Normalspannungen (Zug oder Druck) auf den Flächen eines kubischen Einheitsvolumens des Materials. Während s11 bis s33 von den Lastbedingungen abhängen, sind E11 bis E33 für den Idealfall eines homogenen isotropen Materials gleich. Die aussendiagonalen Werte des Spannungstensors wie s12, s23, s13 beschreiben die Schubspannungen, die vom Schubmodul Gij abhängen. Für einfache, homogene Materialien wie duktile Metalle sind die Schubspannungswerte symmetrisch zur Diagonalen s11 bis s33 (d.h. s12=s21; a.s.o.).
S11 = Spannung in x-Richtung
S22 = Spannung in y-Richtung
S33 = Spannung in z-Richtung
S12 = Schubspannung in x-y-Ebene
etc.
Punkt 4: ie Max und Min Ebenenspannungen beziehen sich auf das gegebene Koordinatensystem und beschreiben die grössten und kleinsten Werte für z.B. s11, was die höchsten Zugspannungen ( ) oder nur die niedrigsten Druckspannungen (-) sein können. Für die min-Spannungen ist es genau andersherum. Dasselbe gilt für die max / min Dehnungen. Für die Max- und Min-Hauptspannungen wird der Spannungstensor hinsichtlich der höchsten Normalspannungen (z.B. für s11) und des niedrigsten Wertes für s22 bzw. s33 ausgewertet (siehe Mohrs Spannungszyklus für 2D und 3D).
