Nullenergiemodi – auch bezeichnet als Null-Eigenwert-Modi – treten auf, wenn das diskretisierte System unterbestimmt ist oder nicht eindeutig gelöst werden kann. Das bedeutet, dass es mehr Freiheitsgrade (Unbekannte) als verfügbare Gleichungen gibt. Mathematisch gesehen sind Nullenergiemodi spezielle Lösungen des Gleichungssystems, die mit einem Eigenwert von null verbunden sind. Somit kann dieser Modus ohne Energiezufuhr aktiviert werden und es tritt potenziell eine Verformung ohne Dehnung auf.
Da Nullenergiemodi zu Modellinstabilität und unphysikalischen Lösungen führen können, sind in RFEM mehrere Methoden ratsam, um dieses Problem zu verhindern.
- Netzverfeinerung: Stellen Sie sicher, dass Ihr Netz ausreichend verfeinert ist, besonders in Bereichen mit hohen Spannungsgradienten oder komplexer Geometrie. Ein feines Netz kann helfen, die Verformung genauer zu erfassen und die Wahrscheinlichkeit von Nullenergiemodi zu verringern.
- Materialeigenschaften: Stellen Sie sicher, dass Sie Ihrem Modell geeignete Materialeigenschaften zugewiesen haben. Falsche Materialeigenschaften können zu unrealistischem Verhalten führen und potenziell Nullenergiemodi verursachen. Überprüfen Sie die Materialparameter und -eigenschaften sorgfältig.
- Randbedingungen: Überprüfen Sie, ob Ihre Randbedingungen korrekt angewendet wurden. Ungeeignete Randbedingungen können Nullenergiemodi verursachen. Stellen Sie sicher, dass alle Freiheitsgrade korrekt eingeschränkt oder belastet sind.
- Solver-Einstellungen: Überprüfen Sie die Solver-Einstellungen in RFEM. Einige Solver haben Optionen zur Stabilisierung der Analyse und zur Verhinderung von Nullenergiemodi. Passen Sie die Solver-Einstellungen an, um Stabilisierungstechniken zu verwenden, wenn diese verfügbar sind.
- Dämpfung: Führen Sie Dämpfung in Ihre Analyse ein, falls notwendig. Dämpfung kann helfen, die Analyse zu stabilisieren und Nullenergiemodi zu verhindern. Verwenden Sie jedoch Dämpfung mit Bedacht, um zu vermeiden, dass künstliche Dämpfung die Genauigkeit der Ergebnisse beeinträchtigt.
- Geometrieüberprüfung: Stellen Sie sicher, dass Ihre Modellgeometrie korrekt und fehlerfrei ist. Kleine Lücken oder Überlappungen in der Geometrie können zu numerischen Problemen führen, einschließlich Nullenergiemodi.
- Empfindlichkeitsanalyse: Führen Sie Empfindlichkeitsanalysen durch, um kritische Parameter oder Bereiche zu identifizieren, die anfälliger für Nullenergiemodi sein könnten. Sie können dann gezielte Maßnahmen ergreifen, um diese Bereiche anzugehen.