Für eine Finite Elemente (FE) Berechnung wird der zu berechnende Körper mit Hilfe vieler kleiner Elemente beschrieben.
Bei den Elementen kann es sich um punktförmige, linienförmige, flächige oder Volumenkörper handeln.
Die Aufteilung in kleine Teile (Finite Elemente) wird Vernetzung oder Diskretisierung genannt.
Es sieht aus wie ein Netz, welches über das Bauteil gelegt wird.
Simulationsprogramme übernehmen die Diskretisierung inzwischen teilweise oder komplett automatisch.
Auf diese Weise entsteht ein idealisiertes Modell, welches für die Berechnung aufbereitet wird.
Es ist wichtig auf die Netzdichte zu achten: Der Absolutwert aller Ergebnisse hängt immer auch von der Netzdichte ab. Daher ist es wichtig, dass bei jeder Berechnungsvariante die gleiche Netzdichte gewählt wird, um Unterschiede der Berechnungsergebnisse nicht aufgrund unterschiedlicher Netzdichten zu erzeugen. Es ist auch zu beachten, dass der numerische Aufwand und damit die Berechnungszeit mit steigender Elementanzahl überproportional ansteigt.
Jedes Element erhält beim Vernetzen gewisse Eigenschaften zugewiesen. So können flächigen Elementen zum Beispiel die Wanddicke zugewiesen, oder Linien-Elementen deren Querschnitt.
Für jedes einzelne Element werden dann die entsprechenden Gleichungen berechnet.
Dies sind zum Beispiel die Verformung aufgrund von Lasten, die Geschwindigkeit aufgrund von Volumenstromänderungen oder die Temperaturänderung aufgrund eines Wärmeeintrags. Für das gesamte Bauteil werden die Einzelgleichungen der jeweiligen Elemente in einer Gesamtmatrix verbunden und man kann somit beliebig komplexe Geometrien berechnen.
Simulation: Diskretisierung mit Schalenelementen an der Oberfläche eines Kästchens
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