Null-Energie-Formen – auch Null-Eigenwertformen genannt – treten auf, wenn das diskretisierte System unterbestimmt ist oder nicht eindeutig gelöst werden kann. Dies bedeutet, dass mehr Freiheitsgrade (Unbekannte) als Gleichungen vorhanden sind. Mathematisch sind Null-Energie-Formen spezielle Lösungen des Gleichungssystems, die mit einem Eigenwert von Null verbunden sind. Diese Form kann also ohne Energiezufuhr aktiviert werden und es tritt gegebenenfalls eine Verformung ohne Dehnung auf.
Da Null-Energie-Formen zu Modellinstabilitäten und unphysikalischen Lösungen führen können, sind in RFEM mehrere Methoden sinnvoll, um diesem Problem vorzubeugen.
- Elemente höherer Ordnung: Null-Energie-Formen treten eher bei finiten Elementen niedriger Ordnung (z. B. lineare Elemente) auf. Erwägen Sie, Elemente höherer Ordnung (z. B. quadratische oder kubische Elemente) für Ihre Analyse zu verwenden. Elemente höherer Ordnung liefern eine bessere Genauigkeit und sind weniger anfällig für Null-Energie-Formen.
- Netzverdichtung: Stellen Sie sicher, dass Ihr Netz ausreichend verfeinert ist, insbesondere in Bereichen mit hohen Spannungsgradienten oder komplexer Geometrie. Ein feines Netz kann dabei helfen, die Verformung genauer zu erfassen und die Wahrscheinlichkeit von Null-Energie-Formen zu verringern.
- Materialeigenschaften: Stellen Sie sicher, dass Sie Ihrem Modell die passenden Materialeigenschaften zugewiesen haben. Falsche Materialeigenschaften können zu unrealistischem Verhalten führen und möglicherweise Null-Energie-Formen verursachen. Überprüfen Sie nochmals die Materialparameter und -eigenschaften.
- Randbedingungen : Stellen Sie sicher, dass Ihre Randbedingungen korrekt angewendet werden. Unzulässige Randbedingungen können Null-Energie-Formen verursachen. Stellen Sie sicher, dass alle Freiheitsgrade korrekt gehalten bzw. belastet sind.
- Solver-Einstellungen: Überprüfen Sie die Solver-Einstellungen in RFEM. Einige Solver bieten Optionen an, die Analyse zu stabilisieren und Null-Energie-Formen zu verhindern. Passen Sie die Solver-Einstellungen an, um Stabilisierungstechniken zu verwenden, falls verfügbar.
- Dämpfung: Berücksichtigen Sie bei Bedarf eine Dämpfung in Ihrer Analyse. Dämpfung kann dazu beitragen, die Analyse zu stabilisieren und Null-Energie-Formen zu vermeiden. Die Dämpfung sollte jedoch mit Bedacht verwendet werden, um keine künstliche Dämpfung einzuführen, die die Genauigkeit der Ergebnisse beeinflusst.
- Geometrie überprüfen: Stellen Sie sicher, dass Ihre Modellgeometrie korrekt und fehlerfrei ist. Kleine Lücken oder Überlappungen in der Geometrie können zu numerischen Problemen bis hin zu Null-Energie-Formen führen.
- empfindlichkeitsanalyse: führen Sie empfindlichkeitsanalysen durch, um kritische Parameter oder Bereiche zu identifizieren, die möglicherweise anfälliger für Null-Energie-Formen sind Sie können dann gezielte Aktionen durchführen, um diese Bereiche zu adressieren.