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29. Mai 2024

FE-Netzverdichtungsfaktor zur Reduzierung der Berechnungszeit

Wie kann die Berechnungszeit für Stäbe mit nichtlinearem Materialmodell in RFEM 6 und RSTAB 9 reduziert werden?


Antwort:

Bei der statischen Analyse von Stäben mit nichtlinearem Materialmodell wird ein FE-Netz auf der Querschnittsfläche generiert und für die Berechnung angesetzt. Seit der Version RFEM 6.06.0009 bzw. RSTAB 6.06.0009 ist es möglich, die Netzdichte für das FE-Netz der Querschnittsfläche über einen Verdichtungsfaktor anzupassen.

Das standardmäßig voreingestellte Netz ist relativ fein und gewährleistet damit ein hohes Maß an Genauigkeit für die Berechnungsergebnisse.
In vielen Anwendungsfällen kann jedoch auch ein gröberes FE-Netz vollkommen ausreichend sein und gleichzeitig eine deutliche Reduzierung der Berechnungszeit bewirken.

Der FE-Netzverdichtungsfaktor lässt sich im Dialog "Querschnitt bearbeiten" im Register "FE-Netz" anpassen. Je kleiner der Wert, desto feiner wird das Netz.


Nachfolgend sind die Auswirkungen der Netzdichte der Querschnittsfläche auf die Berechnungszeit und die Schnittgrößen anhand eines einfachen Beispiels dargestellt.

Querschnitt: HD 260*54,1
Material: S235
Materialmodell: Isotrop / Plastisch (Stäbe)
Der Träger wird über die gesamte Länge durch eine vertikale Streckenlast belastet, welche so groß ist, dass sich über der Mittelstütze ein plastisches Fließgelenk bildet.

Es werden verschiedene FE-Netzverdichtungsfaktoren zwischen 0,5 und 5,8 analysiert. Dabei werden jeweils die Berechnungszeit und das Stütz- sowie Feldmoment ausgewertet. Die relative Abweichung zu den Ergebnissen mit einem FE-Netzverdichtungsfaktor von 1,0 ist jeweils in Klammern angegeben.

FE-Netzverdichtungsfaktor Berechnungszeit Plastisches Stützmoment Feldmoment
[-] [s] [kNm] [kNm]
0,5 (-50%) 99 (+175%) -174.12 (-0.08%) 122.4 (+0.05%)
0.75 (-25%) 53 (+47.22%) -174.17 (-0.05%) 122.38 (+0.03%)
1,00 36 -174,26 122,34
2.4 (+140%) 22 (-38.89%) -174.81 (+0.32%) 122.13 (-0.17%)
4 (+400%) 19 (-47.22%) -174.8 (+0.31%) 122.13 (-0.17%)
5.8 (+580%) 17 (-52.78%) -174.83 (+0.33%) 122.12 (-0.18%)

Aus der Tabelle wird ersichtlich, dass bei diesem System eine Erhöhung des FE-Netzverdichtungsfaktors sinnvoll ist. Bei verhältnismäßig kleinen Abweichungen der Schnittgrößen (unter 1 %) kann die Berechnungszeit für die statische Analyse in etwa halbiert werden.


Autor

Herr Wanke ist im Kundensupport zuständig für die Betreuung unserer Anwender.