Bernd Klein

FEM (eBook, PDF)

Grundlagen und Anwendungen der Finite-Element-Methode im Maschinen- und Fahrzeugbau

• Format: PDF

Produktbeschreibung

Kern der CAE-Technik als integratives Verfahren zum Konstruieren und Berechnen ist die Finite-Element-Methode (FEM). Gelöste praktische Fallstudien aus der Elastostatik, Elastodynamik und Wärmeleitung bilden einen Schwerpunkt in diesem Lehrbuch. Das bisherige Konzept "Anschaulichkeit vor Wissenschaftlichkeit" wurde auch in der aktuellen Auflage gestärkt, führte zu weiteren Vereinfachungen im theoretischen Teil und erhöht gleichzeitig die Verständlichkeit.

Der Inhalt

. Grundlagen der FEM . Verständnis des Ablaufs und der programmtechnischen Realisierung . Elementbeschreibung, Konvergenzverhalten, Vernetzung und Gleichungslösung . Lösung von linearen und nichtlinearen Festigkeitsproblemen . exemplarische Behandlung von Mehrkörperstrukturen (MKS), Dynamik, Wärmeübertragung und Multiphysik sowie . Anwendungsregeln, Fehlervermeidung und QS von Ergebnissen

Zu allen Problemgebieten werden gelöste Fallstudien sowie Verständnisaufgaben gezeigt.

Die Zielgruppen

- Studierende an Hochschulen und Technischen Universitäten

- Ingenieure und Techniker

Der Autor Prof. em. Dr.-Ing. Bernd Klein hat nach vielen Jahren Berufserfahrung in der Industrie 28 Jahre lang das Fachgebiet Leichtbau-Konstruktion an der Universität Kassel geleitet. Schwerpunkte seiner Tätigkeit sind FEM, Betriebsfestigkeit, Leichtbau und CAE.

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Produktdetails

• Verlag: Springer-Verlag GmbH
• Seitenzahl: 391
• Erscheinungstermin: 4. Dezember 2014
• Deutsch
• ISBN-13: 9783658060541
• Artikelnr.: 43795370

Autorenporträt

Prof. em. Dr.-Ing. Bernd Klein hat nach vielen Jahren Berufserfahrung in der Industrie 28 Jahre lang das Fachgebiet Leichtbau-Konstruktion an der Universität Kassel geleitet. Schwerpunkte seiner Tätigkeit sind FEM, Betriebsfestigkeit, Leichtbau und CAE.

Inhaltsangabe

1. Einführung.- 1.1 Historischer Rückblick.- 1.2 Genereille Vorgehensweise.- 2. Anwendungsgebiete.- 3. Grundgleichungen der linearen Finite-Element-Methode.- 3.1 Matrizenrechnung.- 3.2 Gleichungen der Elastostatik.- 3.3 Grundgleichungen der Elastodynamik.- 3.4 Finites Grundgleichungssystem.- 4. Die Matrix-Steifigkeitsmethode.- 5. Das Konzept der Finite-Element-Methode.- 5.1 Allgemei ne Vorgehenswei se.- 5.2 Mathematische Formulierung.- 5.3 Prinzipieller Verfahrensablauf.- 6. Wahl der Ansatzfunktionen.- 7. Elementkatalog für elastostatische Probleme.- 7.1 3D-BALKEN-Element.- 7.2 SCHEIBEN-Elemente.- 7.3 PLATTEN-Elemente.- 7.4 SCHALEN-Elemente.- 7.5 VOLUMEN-Elemente.- 7.6 KREISRING-Element.- 8. Teilstrukturtechnik.- 8.1 Teilstruktur und Hauptnetzkopplung.- 8.2 Elimination der inneren Freiheitsgrade.- 8.3 Zusammenbau zum Hauptnetz.- 8.4 Programmtechnisehe Durchführung.- 9. FEM-Ansatz für dynamische Probleme.- 9.1 Virtuelle Arbeit in der Dynamik.- 9.2 Elementmassenmatrizen.- 9.3 Dämpfungsmatrizen.- 9.4 Eigenschwingungen ungedämpfter Systeme.- 9.5 Freie Schwingungen.- 9.6 Erzwungene Schwingungen.- 9.7 Beliebige Anregungsfunktion.- 10. Grundlagen der nichtlinearen Finite-Element-Methode.- 10.1 Lösungsprinzipien für nichtlineare Aufgaben.- 10.2 Materialnichtlinearität.- 10.3 Geometrische Nichtlinearität.- 10.4 Instabilitätsprobleme.- 11. Finite-Element-Lösung von Wärmeleitungsproblemen.- 11.1 Physi kalische Grundlagen.- 11.2 Diskretisierte Wärmeleitungsgleichung.- 11.3 Lösungsverfahren.- 11.4 Elementierung.- 12. Grundregeln der FEM-Anwendung.- 12.1 Elementi erung.- 12.2 Netzaufbau.- 12.3 Bandbreitenoptimierung.- 12.4 Genauigkeit der Ergebnisse.- 13. Ausblick auf Optimierungsstrategien.- Mathematischer Anhang.- A1 Matrixinversion.- A2 Matrizen-Eigenwertproblem.-A3 Varationsrechnung.- Fallbeispiele.- Sachwortverzeichnis.