Bernd Klein

FEM (eBook, PDF)

Grundlagen und Anwendungen der Finite-Elemente-Methode

• Format: PDF

Produktbeschreibung

Die CAE-Technik als integratives Verfahren zum Konstruieren (CAD), Berechnen (FEM) und Optimieren (CAO) verändert derzeit die Arbeitsweise der Ingenieure. Viele als unlösbar erscheinende Probleme der Technischen Mechanik können heute mit vertretbarem Aufwand rechnerunterstützt gelöst werden. Als universelles und genaues Verfahren hat sich hier die Finite-Elemente-Methode durchgesetzt, die erfolgreich in der Elastostatik, Elastodynamik, Thermodynamik und Strömungslehre anwendbar ist. Mit dem Trend zum CADFEM benötigen zukünftig auch Konstrukteure FEM-Grundlagenwissen.

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Produktdetails

• Verlag: Vieweg+Teubner Verlag
• Seitenzahl: 382
• Erscheinungstermin: 2. Juli 2013
• Deutsch
• ISBN-13: 9783663100522
• Artikelnr.: 54156754

Autorenporträt

Prof. Dr.- Ing. Bernd Klein lehrt an der Universität Kassel Leichtbau, CAD und Konstruktionstechnik.

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.