An Introduction to Finite Element Analysis (FEA) - Femto Engineering

Was ist FEA?

Verschaffen Sie sich einen Eindruck von der Anwendung und den Möglichkeiten der FEA.

Realität simulieren

Die Finite-Elemente-Analyse (FEA) ist eine Methode zur Lösung komplexer mechanischer Probleme unter Nutzung der Leistungsfähigkeit moderner Computer. Durch die Wahl geeigneter Randbedingungen und Lasten ist der Ingenieur in der Lage, die Realität zu simulieren, unabhängig von der Situation und der Komplexität. Das mechanische Verhalten von Produkten und Konstruktionen kann analysiert und optimiert werden, ohne dass ein Prototyping notwendig ist. Direkte Ergebnisse sind ein Gewinn in Bezug auf Zeit und Kosten in der Konstruktionsphase. Außerdem erhöht es die Zuverlässigkeit Ihres Produkts.

 

Die Verwendung von Elementen

Das Grundprinzip der Finite-Elemente-Methode ist die Erstellung eines Computermodells, das aus einer endlichen Anzahl von Elementen aufgebaut ist. Die Elemente haben alle eine mathematisch definierte Beziehung zwischen Kraft und Verschiebung. Diese Beziehung jedes Elements kann verwendet werden, um die Steifigkeitsverteilung der gesamten Struktur abzuschätzen. Durch Anwendung einer Matrixlösungstechnik kann die Reaktion der gesamten Struktur auf die vorgegebenen Lasten und Randbedingungen bestimmt werden.

Grundtypen von Analysen

Der gängigste FEA-Typ ist die linear elastische Analyse. Dabei wird angenommen, dass sich die Struktur elastisch verhält, die Spannungen linear proportional zu den Spannungen sind, die Dehnungen klein sind und die Verformung keinen Einfluss auf das Verhalten der Struktur hat. Oft ist dies eine gute Annäherung daran, wie sich die Struktur in der Realität verhält, aber in einigen Fällen passen diese Aussagen nicht ausreichend zur Realität. Wenn dies der Fall ist, ändert sich das Problem von einem linearen zu einem nichtlinearen Problem. Nichtlinearität kann aufgrund von Materialverhalten und/oder geometrischem Verhalten entstehen. In der Praxis ist eine nichtlineare Analyse zeitaufwändiger und erfordert mehr Eingabedaten.

Sollten Sie daran interessiert sein, mehr über den Unterschied zwischen linearen und nichtlinearen Analysen zu erfahren, empfehlen wir Ihnen die Lektüre: Was ist eine lineare und nichtlineare Analyse in der FEA?

Wir hoffen, Sie haben diesen Artikel als informativ und nützlich empfunden. Sollten Sie Fragen haben oder mehr über die FEA-Projekte von Femto Engineering wissen wollen, kontaktieren Sie uns bitte.

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April 6, 2017
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