Wie können Sie die Genauigkeit der Beulanalyse verbessern, indem Sie den richtigen Elementtyp auswählen?

2 Gängige Elementtypen für die Beulanalyse

Bei der Durchführung von Beulanalysen gibt es verschiedene Elementtypen, die verwendet werden können. Balkenelemente sind eindimensional und werden häufig verwendet, um schlanke Strukturen mit konstanten Querschnitten zu modellieren, wie z. B. Stützen, Traversen oder Rahmen. Sie können das Axial- und Biegeverhalten der Struktur erfassen, jedoch keine Scherverformungen oder Verformungseffekte. Schalenelemente sind zweidimensional und werden verwendet, um dünne oder mäßig dicke Strukturen mit gekrümmten oder flachen Oberflächen zu modellieren, wie z. B. Platten, Schalen oder Verbundlaminate. Sie können das Verhalten der Struktur in der Ebene und außerhalb der Ebene sowie die Scherverformungs- und Verformungseffekte erfassen. Sie können jedoch keine transversalen Normalspannungen oder Dickenschwankungen modellieren. Volumenelemente sind dreidimensional und werden in der Regel verwendet, um dicke oder komplexe Strukturen mit beliebigen Formen zu modellieren, z. B. Halterungen, Schrauben oder Schweißnähte. Sie können den gesamten Spannungs- und Dehnungszustand der Struktur sowie die nichtlinearen Effekte und Kontaktwechselwirkungen erfassen. Sie erfordern jedoch mehr Rechenressourcen und Netzverfeinerung als Balken- oder Schalenelemente.

3 So wählen Sie den richtigen Elementtyp aus

Bei der Auswahl eines Elementtyps müssen die Art und Geometrie des Bauwerks, die Belastungs- und Randbedingungen, die Materialeigenschaften sowie die gewünschte Genauigkeit und Effizienz berücksichtigt werden. Generell eignen sich Balkenelemente für schlanke Konstruktionen mit konstanten Querschnitten und einfachen Belastungs- und Randbedingungen. Sie sind schnell zu verwenden, erfassen aber möglicherweise nicht das lokale Knick- oder Nachbeulverhalten. Schalenelemente hingegen sind genauer und vielseitiger für dünne oder mitteldicke Strukturen mit gekrümmten oder ebenen Oberflächen und komplexen Belastungs- und Randbedingungen; Sie erfordern jedoch möglicherweise eine weitere Verfeinerung des Netzes und eine Qualitätskontrolle. Schließlich eignen sich Volumenelemente am besten für dicke oder komplexe Strukturen mit beliebigen Formen und nichtlinearen Effekten sowie Kontaktwechselwirkungen. Sie können aber auch die teuerste und zeitaufwändigste Option sein.

4 So überprüfen Sie die Genauigkeit der Beulanalyse

Um die Genauigkeit der Beulanalyse zu überprüfen, müssen Sie die Ergebnisse mit analytischen Lösungen, experimentellen Daten oder anderen zuverlässigen Quellen vergleichen. Sie müssen auch eine Empfindlichkeitsanalyse durchführen, bei der der Elementtyp, die Netzgröße, die Randbedingungen und andere Parameter variiert und die Änderungen der Knicklast und -art beobachtet werden. Eine gute Beulanalyse sollte konsistente und konvergente Ergebnisse sowie eine angemessene Übereinstimmung mit den Referenzdaten aufweisen.

5 So verbessern Sie die Genauigkeit der Beulanalyse

Um die Genauigkeit der Beulanalyse zu verbessern, müssen Sie den Elementtyp, die Netzgröße, die Randbedingungen und andere Parameter für Ihr spezifisches Problem optimieren. Erwägen Sie die Verwendung von Elementen höherer Ordnung, z. B. quadratische oder kubische Elemente, anstelle von Elementen niedrigerer Ordnung. Dadurch kann die Krümmung und Spannungsverteilung der Struktur besser erfasst werden. Verwenden Sie außerdem geeignete Netzverfeinerungs- und Qualitätskriterien wie Seitenverhältnis, Schiefe oder Verzerrung, um Diskretisierungsfehler zu reduzieren und die Konvergenz zu verbessern. Es ist wichtig, Genauigkeit und Effizienz in Einklang zu bringen, wenn es um das Netz geht. Verwenden Sie schließlich realistische Randbedingungen und Belastungsszenarien, die der tatsächlichen physikalischen Situation des Bauwerks so nahe wie möglich kommen. Dies kann sich auf die Knicklast und die Art der Struktur sowie auf nichtlineare Effekte und Kontaktwechselwirkungen auswirken.

6 Hier erfahren Sie, was Sie sonst noch beachten sollten

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