Null-Energie-Formen – auch als Null-Eigenwert-Formen bezeichnet – 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 Null-Energie-Formen Sonderlösungen des Gleichungssystems, die mit einem Eigenwert von Null verbunden sind. Somit kann diese Form ohne Energiezufuhr aktiviert werden und es kommt möglicherweise zu einer Verformung ohne Dehnung.
Da Null-Energie-Formen zu Modellinstabilität und unphysikalischen Lösungen führen können, sind in RFEM mehrere Methoden empfehlenswert, um dieses Problem zu vermeiden.
- Netzverdichtung: Achten Sie darauf, dass Ihr Netz ausreichend verdichtet ist, insbesondere in Bereichen mit hohen Spannungsgradienten oder komplexer Geometrie. Ein dichtes Netz kann dazu beitragen, die Verformung genauer zu erfassen und die Wahrscheinlichkeit von Null-Energie-Formen zu verringern.
- Materialkennwerte: Stellen Sie sicher, dass Sie Ihrem Modell geeignete Materialkennwerte zugewiesen haben. Falsche Materialeigenschaften können zu unrealistischem Verhalten führen und möglicherweise Null-Energie-Formen verursachen. Überprüfen Sie die Materialparameter und -eigenschaften sorgfältig.
- Randbedingungen: Überprüfen Sie, ob Ihre Randbedingungen korrekt angewendet wurden. Falsche Randbedingungen können zu Null-Energie-Formen führen. Stellen Sie sicher, dass alle Freiheitsgrade korrekt eingeschränkt oder belastet wurden.
- Solver-Einstellungen: Überprüfen Sie die Solver-Einstellungen in RFEM. Einige Löser verfügen über Optionen zur Stabilisierung der Analyse und zur Vermeidung von Null-Energie-Formen. Passen Sie die Solver-Einstellungen so an, dass Stabilisierungstechniken verwendet werden, sofern verfügbar.
- Dämpfung: Fügen Sie bei Bedarf eine Dämpfung in Ihre Analyse ein. Eine Dämpfung kann dazu beitragen, die Analyse zu stabilisieren und Null-Energie-Formen zu vermeiden. Setzen Sie die Dämpfung jedoch mit Bedacht ein, um zu vermeiden, dass künstliche Dämpfungen entstehen, die die Genauigkeit der Ergebnisse beeinträchtigen.
- Geometrie prüfen: Stellen Sie sicher, dass Ihre Modellgeometrie korrekt und fehlerfrei ist. Kleine Lücken oder Überlappungen in der Geometrie können zu numerischen Problemen führen, darunter auch Null-Energie-Formen.
- Sensitivitätsanalyse: Führen Sie Sensitivitätsanalysen durch, um kritische Parameter oder Bereiche zu identifizieren, die möglicherweise anfälliger für Null-Energie-Formen sind. Anschließend können Sie gezielte Maßnahmen ergreifen, um diese Bereiche anzugehen.