Im Bereich der Finite-Elemente-Analyse (FEM)-Software dienen verschiedene Analysen zur Bewertung des Strukturverhaltens und der Systemreaktionen unterschiedlichen Zwecken. Zwei Hauptkategorien von Analysen sind die statische Analyse und die dynamische Analyse. Hier ist ein Überblick über beide Analysetypen.
1. Statische Analyse
Die statische Analyse wird genutzt, um Strukturen und Systeme unter stationären Bedingungen zu untersuchen, wobei der Schwerpunkt auf dem Gleichgewicht liegt. Wichtige Merkmale der statischen Analyse umfassen:
- Konstante Belastungen: In der statischen Analyse bleiben die angewendeten Lasten über die Zeit konstant. Dieser Analysetyp eignet sich zur Bewertung der Reaktion von Strukturen auf statische Kräfte wie Schwerkraft, angewendete Kräfte und Randbedingungen.
- Gleichgewicht: Das Hauptziel besteht darin, die Verteilung von Verschiebungen, Spannungen und Dehnungen in der gesamten Struktur zu einem bestimmten Zeitpunkt zu bestimmen, wenn die angewendeten Lasten im Gleichgewicht mit den inneren Kräften im System stehen.
- Linear vs. Nichtlinear: Statische Analyse kann linear oder nichtlinear sein. Lineare statische Analyse geht davon aus, dass das Materialverhalten elastisch bleibt, während bei der nichtlinearen statischen Analyse Material- und Geometrienichtlinearitäten berücksichtigt werden.
2. Dynamische Analyse
Die dynamische Analyse hingegen untersucht die Reaktion von Strukturen und Systemen auf zeitlich veränderliche Lasten oder vorübergehende Bedingungen. Wichtige Aspekte der dynamischen Analyse umfassen:
- Zeitlich veränderliche Lasten: Die dynamische Analyse berücksichtigt Kräfte, Verschiebungen und Randbedingungen, die sich im Laufe der Zeit ändern. Diese Lasten können in Form von Impulskräften, Vibrationen oder anderen vorübergehenden Phänomenen vorliegen.
- Reaktion über die Zeit: Anders als bei der statischen Analyse liefert die dynamische Analyse Einblicke, wie sich die Reaktion der Struktur im Laufe der Zeit entwickelt. Sie bewertet Faktoren wie natürliche Frequenzen, Modusformen und dynamische Verstärkung.
- Lineare und nichtlineare Dynamik: Dynamische Analyse kann linear oder nichtlinear sein, abhängig vom Verhalten der Materialien und dem Umfang der auftretenden Verformungen. Nichtlineare dynamische Analyse ist besonders nützlich zur Untersuchung von Strukturen, die extremen Belastungsbedingungen ausgesetzt sind.
Zusammenfassend bietet FEM-Software die Möglichkeit, sowohl statische als auch dynamische Analysen durchzuführen, wodurch Ingenieure und Analysten die strukturelle Leistung unter verschiedenen Bedingungen umfassend bewerten können. Während sich die statische Analyse auf Gleichgewicht und stationäre Bedingungen konzentriert, befasst sich die dynamische Analyse mit dem zeitabhängigen Verhalten von Strukturen, die veränderlichen Kräften ausgesetzt sind. Diese beiden Analysetypen liefern zusammen wertvolle Einblicke in die Konstruktionsplanung, Sicherheitsbewertungen und Optimierung von Strukturen und Systemen.