Glasstatik-Beispiele mit FEM-System MEANS V8 – Teil 3

Beispiel-Beschreibung

Erzeugung des Linienmodells

FEM-Netz generieren

Randbedingungen erzeugen

Belastungen erzeugen

Materialdaten

FEM-Analyse

Ergebnisauswertung

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Beispiel: Glaskonsole mit Schalenelementen

Es soll eine Glaskonsole 100 mm x 100 mm x 300 mm berechnet werden.

In der Mitte ist eine Verstärkungsrippe angebracht. Es wirkt eine Knotenpunktbelastung von -10000 N.

Das Glas hat ein E-Modul von 70000 N/mm² und eine Poisson-Zahl von 0.25,

die Glasdicke beträgt H= 5 mm.

Starten des Schalen-Preprozessors MEANS-SHELL

Die Glaskonsole soll sowohl mit SHEL8-Schalenelementen als auch mit TET4-Tetraederelementen (siehe Teil 4) berechnet werden.

Um die Struktur mit dem Schalenpreprozessor MEANS-SHELL V8 einzugeben wählen Sie bitte das Desktop-Icon

Oder wählen Sie das Desktop-Icon um MEANS V8 zu starten. Dort wählen Sie bitte „Neues Projekt“ sowie „2D/3D-Netzgenerierungen mit dem Abbildungsverfahren“, dananch wird ebenfalls MEANS-SHELL gestartet.

Erzeugung des Linienmodells

Für die Schalenstruktur sind 3 Polygone mit 3 Elementgruppen einzugeben.

Polygon 1:

Wählen Sie zuerst mit dem Icon die CAD-Iconleiste:

und dannach das Icon um das erste Polygon per Tastatur einzugeben:

Startpunkt:

Geben Sie zuerst den Startpunkt ein: X = 0 Y = 0 Z = 0

Klicken Sie jetzt auf „Startpunkt“ und „Next“.

Endpunkte:

Klicken Sie jetzt auf „Endpunkt“

Geben Sie den ersten Endpunkt ein: X= 100 Y = 0 Z= 0

Klicken Sie jetzt auf „Next“

Geben Sie den zweiten Endpunkt ein: X = 100 Y = 300 Z = 0

Klicken Sie jetzt auf „Next“

Geben Sie den dritten Endpunkt ein: X = 0 Y = 300 Z = 0

Klicken Sie jetzt auf „Next“

Geben Sie den vierten Endpunkt ein: X = 0 Y = 0 Z = 0

Klicken Sie jetzt auf „Next“

Polygon 2:

Wählen Sie das Icon um das zweite Polygon per Tastatur einzugeben:

Startpunkt:

Wählen Sie Polygon „2“ aus und

geben Sie zuerst den Startpunkt ein: X = 0 Y = 0 Z = 0

Klicken Sie jetzt auf „Startpunkt“ und „Next“.

Endpunkte:

Klicken Sie jetzt auf „Endpunkt“

Geben Sie den ersten Endpunkt ein: X= 0 Y = 300 Z= 0

Klicken Sie jetzt auf „Next“

Geben Sie den zweiten Endpunkt ein: X = 0 Y = 300 Z = 100

Klicken Sie jetzt auf „Next“

Geben Sie den dritten Endpunkt ein: X = 0 Y = 0 Z = 100

Klicken Sie jetzt auf „Next“

Geben Sie den vierten Endpunkt ein: X = 0 Y = 0 Z = 0

Klicken Sie jetzt auf „Next“

Polygon 3:

Wählen Sie das Icon um das dritte Polygon per Tastatur einzugeben:

Startpunkt:

Wählen Sie Polygon „3“ aus und

geben Sie zuerst den Startpunkt ein: X = 0 Y = 150 Z = 0

Klicken Sie jetzt auf „Startpunkt“ und „Next“.

Endpunkte:

Klicken Sie jetzt auf „Endpunkt“

Geben Sie den ersten Endpunkt ein: X= 100 Y = 150 Z= 0

Klicken Sie jetzt auf „Next“

Geben Sie den zweiten Endpunkt ein: X = 100 Y = 150 Z = 2

Klicken Sie jetzt auf „Next“

Geben Sie den dritten Endpunkt ein: X = 0 Y = 150 Z = 100

Klicken Sie jetzt auf „Next“

Geben Sie den vierten Endpunkt ein: X = 0 Y = 150 Z = 0

Klicken Sie jetzt auf „Next“

Es sind jetzt 3 Polygone mit 3 Elementgruppen eingegeben. Mit dem Icon können Sie jetzt den Polygonen verschiedene Farben zuordnen indem Sie auf die entsprechenden Farb-Rechtecke klicken.

FEM-Netz generieren

Das Linienmodell wird nun unter dem Namen „glaskonsole.lin“ abgespeichert.

Wählen Sie das Icon aus der Ansichtsleitse um die Netz-Iconleiste anzuzeigen.

Wählen Sie jetzt das Icon um aus dem Linienmodell ein Schalennetz zu generieren. Wählen Sie in der Dialogbox den Elementtyp SHEL8 und die Netzdichte von 15 aus.

Wählen Sie jetzt „Netz generieren“ um ein Strukturmodell bestehend aus 2073 Knotenpunkten und 658 SHEL8-Schalenelementen zu generieren.

Randbedingungen erzeugen

Die Glaskonsole ist an 6 Knotenpunkten fest eingespannt. Wählen Sie in der Ansichtsleiste das Icon um die Iconleiste für Randbe-dingungen anzuzeigen.

In der RB-Leiste wählen Sie jetzt jeweils ein RB-Icon in X-, Y- und Z-Richtung um

die Verformungen in X-, Y- und Z-Richtung zu sperren.

Wählen Sie „Erzeugen“ und dannach „Markieren Sie einen Ausschnitt“ und klicken die vier Eckknoten 1, 2, 5 und 6 sowie die Knotenpunkte 7 und 8 an der Rippe. Diese werden in der Selectbox angezeigt. Dort können die Rbs mit „Erzeugen“ endgültig erzeugt werden.

Eingabe der Belastung

Die Glaskonsole wird mit 1 Tonne belastet. Daraus entsteht eine Knotenpunkt-belastung von –10000 N.

Wählen Sie das Icon in der Ansichtsleiste um die Iconleiste für Belastungen anzuzeigen.

Wählen Sie das Icon und „Knotenlast“ und geben den Wert von –10000 in Z-Richtung ein. Wählen Sie „Markieren Sie einen Ausschnitt“ und klicken mit der Maus auf den Knotenpunkt 10. Dieser erscheint in der Selectbox, dort mit „Erzeugen“ die Belastung erzeugen.

Eingabe der Materialdaten

Wählen Sie “FEM-Projekt bearbeiten” und “Materialdaten” und geben folgende

Materialwerte für Glas ein:

Elementdicke H1 – H4 (für jeden der vier Eckknoten) = 5 mm

E-Modul = 70000 N/mm²

Poisson-Zahl = 0.25

FEM-Analyse starten

Das FEM-Modell ist jetzt vollständig und kann mit unter glaskonsole.fem im aktuellen Means-Struktur-Verzeichnis abgespeichert werden.

Das Modell ist jetzt komplett erstellt und kann mit dem Menü „FEM-Analyse“ und „FEM-Analye starten“ berechnet werden.

FE-Solver wählen

Für Platten und Schalenelementen muß der erste FE-Solver ausgewählt werden, da im Dr. Kühn-Solver leider keine Schalenelemente inplementiert sind.

Starten Sie mit Schritt 1 die FEM-Analyse und anschließend mit Schritt 2 die Auswertung.

Ergebnisauswertung

Wählen Sie das Icon um nach der FEM-Analyse die berechnete Verformungs- und Spannungsverteilung darzustellen.

Mit dem Menü „Farbstufen einstellen“ wählen Sie bitte „Regenbogen 32“ aus damit die Legende mit 32 Farben dargestellt wird.

Glasstatik-Beispiele mit FEM-System MEANS V8 – Teil 3

Beispiel: Glaskonsole mit Schalenelementen

Es soll eine Glaskonsole 100 mm x 100 mm x 300 mm berechnet werden.

In der Mitte ist eine Verstärkungsrippe angebracht. Es wirkt eine Knotenpunktbelastung von -10000 N.

Das Glas hat ein E-Modul von 70000 N/mm2 und eine Poisson-Zahl von 0.25,

die Glasdicke beträgt H= 5 mm.

Starten des Schalen-Preprozessors MEANS-SHELL

Die Glaskonsole soll sowohl mit SHEL8-Schalenelementen als auch mit TET4-Tetraederelementen (siehe Teil 4) berechnet werden.

Um die Struktur mit dem Schalenpreprozessor MEANS-SHELL V8 einzugeben wählen Sie bitte das Desktop-Icon

Oder wählen Sie das Desktop-Icon um MEANS V8 zu starten. Dort wählen Sie bitte „Neues Projekt“ sowie „2D/3D-Netzgenerierungen mit dem Abbildungsverfahren“, dananch wird ebenfalls MEANS-SHELL gestartet.

Erzeugung des Linienmodells

FEM-Netz generieren

Die Glaskonsole ist an 6 Knotenpunkten fest eingespannt. Wählen Sie in der Ansichtsleiste das Icon um die Iconleiste für Randbe-dingungen anzuzeigen.

In der RB-Leiste wählen Sie jetzt jeweils ein RB-Icon in X-, Y- und Z-Richtung um

die Verformungen in X-, Y- und Z-Richtung zu sperren.

Wählen Sie „Erzeugen“ und dannach „Markieren Sie einen Ausschnitt“ und klicken die vier Eckknoten 1, 2, 5 und 6 sowie die Knotenpunkte 7 und 8 an der Rippe. Diese werden in der Selectbox angezeigt. Dort können die Rbs mit „Erzeugen“ endgültig erzeugt werden.

Eingabe der Materialdaten

FEM-Analyse starten

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Teil 3 / Teil 4

Das Glas hat ein E-Modul von 70000 N/mm² und eine Poisson-Zahl von 0.25,