FEM-Grundlagen

Art:     Labor
SWS:   2.0
FEM-Programm:  ANSYS Workbench 18.x

Die Methode der finiten Elemente (FEM)

© Daryusi
  • Die Methode der finiten Elemente (FEM) ist eine numerische Näherungsmethode zur Lösung von Problemen der Ingenieurwissenschaften.
  • Ihr Hauptgebiet ist die Festigkeitslehre
  • Die FE-Methode eignet sich für Probleme mit komplizierter Geometrie und Belastung oder mit variablen Materialeigenschaften, wenn analytische Lösungen schwer zu realisieren oder ausgeschlossen sind.
  • Der Gesamtkörper wird dabei in kleine, aber endliche Teilkörper, die finiten Elemente zerlegt. Diese sind in Knotenpunkten miteinander verknüpft.
  • In jedem einzelnen finiten Element werden die unbekannten Feldgrößen durch einfache Funktionen approximiert, die durch ihre Knotenwerte bestimmt sind.
  • Die Diskretisierung durch finite Elemente führt auf ein großes Gleichungssystem für die unbekannten Knotenwerte.  

Schematischer Ablauf einer FEM-Berechnung

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Preprocessing

  • Aufteilung des Systems in Finite Elemente
  • Die Vernetzung der Problemstellung anpassen
  • Bestimmung der Werkstoffkennwerte, der Randbedingungen und der Kräfte

FE-Solver

  • Erstellen des Gleichungssystems
  • Lösen des Gleichungssystems
  • Rückrechnen der Dehnungen, Spannungen und der Reaktionskräfte

Postprocessing

  • Erstellen eines Verformungsschaubildes
  • Farbliche Kennzeichnung von Dehnungen und Spannungen
  • Darstellung von Größe und Richtung der Reaktionskräfte

Ansprechpartner FEM

Prof. Dr. -Ing. Ali Daryusi