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◾ Als Elementtyp wurde Schale benutzt. Ein Blick in das zugehörige Kontextmenü zeigt die möglichen
Elementtypen. Als weiterer Flächen-Elementtyp steht für die Mittelebene nur Membran zu Verfügung (nicht
umschalten!), den Verbundwerkstoff-Elemente sind spezielle Formen von Schalen-Elementen.
◾ Je nach Art der Freiheitsgrade unterscheidet man allgemein für Finite-Elemente-Netze drei Typen
von Flächen-Elementen. Allen Flächen-Elementen ist gemeinsam, dass ihre Dicke auch bei
Elementdehnung konstant bleibt:
Platten-Element
◾ kann nur Belastungen senkrecht zu seiner Ebene aufnehmen,
◾ es entstehen Biegespannungen und Schubspannungen
◾ Hinweis: wird entgegen der "Theorie" in Autodesk Simulation Mechanical als Synonym für SchalenElement benutzt (obwohl es sich um einen Spezialfall des allgemeineren Schalen-Elements handelt).
Membran-Element
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kann nur Belastungen in der Membran-Ebene aufnehmen,
kann kein Biegemoment aufnehmen,
kann auch gekrümmt sein
Scheiben sind ein ebener Spezialfall von Membranen (ohne Krümmung)
Schalen-Element
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kann beliebige Belastungen aufnehmen,
Verdrehung um den Normalenvektor der Element-Fläche wird nicht berücksichtigt,
kann sich krümmen,
stellt eine Kombination von Platte und Membran dar.
Da wir den Blechstreifen nur mit einer Zugkraft entlang der Mittelebene belasten und er sich dabei nicht krümmt,
könnte man Membran-Elemente verwenden. Scheiben-Elemente würden dafür auch ausreichen, werden vom
Autodesk Simulation Mechanical aber nicht angeboten. Wir benutzen die Schalen-Elemente, um eine universelle
Belastung auch schräg zur Mittelebene zu ermöglichen!
Hinweis:
◾ Obige Flächen-Elemente (auch "planare Elemente" genannt) sind keine 2D-Elemente! Planare Elemente sind
eine Sonderform der 3D-Elemente, denn damit können beliebig im Raum gekrümmte, dünne (blechförmige)
Geometrien vernetzt werden.
◾ 2D-Elemente können nur in der YZ-Ebene aufgespannt werden. Dabei werden nur zwei Freiheitsgrade
berücksichtigt - die Y- und die Z-Verschiebung. Mit den 2D-Netzen beschäftigen wir uns später noch intensiv.
Die Elementdefinition kann man Bearbeiten (Kontextmenü). Wir werfen hier nur einen Blick in die umfangreichen
Konfigurationsmöglichkeiten:
Software: FEM - Tutorial - 2D-Mechanik - Netzgenerierung – OptiYummy
18.03.2015