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Die dynamische Berechnung in RFEM 6 und RSTAB 9 ist in mehrere Add-Ons gegliedert. Das Add-On Modalanalyse ist Voraussetzung für alle anderen Add-Ons zur dynamischen Berechnung, da es die Eigenschwingungsanalyse für Stab-, Flächen- und Volumenmodelle durchführt.
Das Add-On Analyse von Bauzuständen (CSA) ermöglicht die Bemessung von Stab-, Flächen- und Volumentragwerken in RFEM 6 unter Berücksichtigung spezifischer Bauzustände, die mit dem Bauablauf verbunden sind. Dies ist insofern wichtig, da Gebäude nicht auf einmal, sondern durch schrittweises Zusammenfügen einzelner Bauteile errichtet werden. Als Bauzustände bezeichnet man die einzelnen Schritte, in denen das Gebäude mit Strukturelementen versehen und belastet wird, während der gesamte Prozess als Bauprozess bezeichnet wird.
Somit liegt der Endzustand des Bauwerks nach Abschluss des Bauprozesses vor, also alle Bauzustände. Bei einigen Bauwerken könnte der Einfluss des Bauprozesses (also aller einzelnen Bauphasen) erheblich sein und sollte berücksichtigt werden, damit Fehler in der Berechnung vermieden werden. Ein allgemeiner Überblick zum Add-On Analyse von Bauzuständen (CSA) findet sich im Knowledge Base-Artikel "Berücksichtigung von Bauzuständen in RFEM 6".
Die Berechnung komplexer Strukturen mittels Finite-Elemente-Software erfolgt in der Regel am Gesamtmodell. Der Bau solcher Bauwerke ist jedoch ein mehrstufiger Prozess, bei dem der Endzustand des Gebäudes durch die Kombination der einzelnen Bauteile erreicht wird. Um Fehler bei der Berechnung von Gesamtmodellen zu vermeiden, muss der Einfluss des Bauablaufs berücksichtigt werden. In RFEM 6 ist dies mit dem Add-On Analyse von Bauzuständen (CSA) möglich.
Zur realitätsnahen Modellierung eines Flächenmodells mit ausfallenden Lagern steht in RFEM 5 bei Kontaktvolumen unter "Kontakt parallel zu den Flächen" die Option "Ausfall, falls Kontakt senkrecht zu den Flächen wirkt" zur Verfügung.
In RFEM und RSTAB werden verschiedene Möglichkeiten angeboten, um die Nummerierung einzelner Strukturelemente wie Knoten, Linien, Stäbe, Flächen oder Volumenkörper zu ändern. Es stehen die einzelne sowie die automatische Umnummerierung zur Verfügung.
Die Kontakteigenschaften zwischen zwei Flächen können in RFEM mit Hilfe von Kontaktvolumen abgebildet werden. Bei der Modellierung ist unter anderem zu beachten, dass in der Regel beide Kontaktflächen eines Kontaktvolumens die gleichen integrierten Objekte aufweisen sollten. Es empfiehlt sich daher, gleich bei der Anlage der Kontaktflächen die zweite Kontaktfläche durch Kopieren zu erstellen.
Das Einfügen von Löchern in Flächen ist durch eine große Auswahl an Werkzeugen sehr einfach. Um bei Volumen Löcher oder Bohren einzufügen, ist zu beachten, dass bei einem durchgehendem Loch am Anfang und am Ende eine Öffnung erstellt werden muss und zudem eine Fläche, welche das Loch von dem Volumen abtrennt.
Bei der Glasbemessung im Zusatzmodul RF-GLAS stehen grundsätzlich zwei verschiedene Berechnungsoptionen zur Verfügung: eine 2D- und eine 3D-Berechnung. Grundsätzlicher Unterschied dieser beiden Bemessungsvarianten ist die vom Programm automatisierte Modellierung der Scheiben im temporären Modell. Bei einer 2D-Bemessung werden für die einzelnen Scheiben gängige Flächenelemente (Plattentheorie) generiert, während bei der 3D-Bemessung die einzelnen Scheiben als Volumen abgebildet werden. Je nach gewähltem Schichtaufbau steht die Option zur Wahl oder wird vom Programm bereits automatisch vorgegeben.
Bei Volumenkörpern besteht eine weitere Option der FE-Netz-Einstellung. Es ist möglich, neben einer ganzheitlichen FE-Netzverdichtung ein geschichtetes FE-Netz anzuordnen. Bei dieser Option kann eine definierte Teilung des Volumenkörpers mit FE-Elementen zwischen zwei parallel liegenden Flächen vorgenommen werden. Diese Option eignet sich speziell für sehr ausgedehnte Volumen-Geometrien mit geringer Höhe.
Mit RFEM lassen sich Stab- Flächen- oder Volumenlasten resultierend aus Bewegungen generieren. Somit können beispielsweise Brems- oder Beschleunigungskräfte aus geradlinigen Bewegungen oder aus Drehbewegungen am System automatisch generiert werden.
Mit dem orthotropen elastisch-plastischen Materialmodell können in RFEM 5 Volumen mit plastischen Materialeigenschaften berechnet und nach dem sogenannten Tsai-Wu-Kriterium ausgewertet werden. Das Tsai-Wu-Kriterium geht auf Stephen W. Tsai und Edward M. Wu zurück, die es 1971 für ebene Spannungszustände veröffentlichten.
Mit dem elastisch-plastischen Materialmodell haben Sie in RFEM 5 die Möglichkeit, Flächen und Volumen mit plastischen Materialeigenschaften zu berechnen und eine Spannungsauswertung durchzuführen. Dieses Materialmodell basiert auf der klassischen Von-Mises-Plastizität.
Mit dem nichtlinear-elastischen Materialmodell können in RFEM 5 Flächen und Volumen mit nichtlinearen Materialeigenschaften berechnet und eine Spannungsauswertung durchgeführt werden.
Ein Berechnungsabbruch wegen eines instabilen Systems kann verschiedene Gründe haben. Einerseits kann er auf eine "reelle" Instabilität auf Grund einer Überlastung des Systems hinweisen, anderseits können jedoch auch Modellierungsungenauigkeiten für diese Fehlermeldung verantwortlich sein.
Wenn die Berechnung eines Stabmodells nach Theorie II. Ordnung mit einer Fehlermeldung endet, liegt die Ursache dieser Instabilität nicht selten an ausgefallenen Zugstäben: Sobald in einem Berechnungsschritt Druckkräfte in einem Zugstab auftreten, wird dieser Stab in den folgenden Iterationen nicht mehr berücksichtigt. Dadurch kann das Modell instabil werden.
In diesem Beispiel geht es um die Erstellung einer ebenen Fläche aus vier Knoten, welche importiert wurden und augenscheinlich in einer gemeinsamen Ebene liegen, in Wirklichkeit jedoch aufgrund eines beispielsweise vorausgegangenen Modellierungsfehlers um wenige Millimeter doch nicht in einer Ebene liegen. Beim Versuch, eine ebene Fläche zu erstellen, wird die Fehlermeldung "Fehler bei Definition der Fläche! Die Knoten liegen nicht in einer Ebene." angezeigt.
Der Träger liegt auf der Stütze und der Träger endet an der Außenkante der Stütze. Diese Forderungen können in einem Architekturmodell mit Volumenkörpern leicht erfüllt werden. In der Stabstatik werden vereinfachte Linienmodelle genutzt, bei denen sich Mittellinien in einem gemeinsamen Knoten treffen. In diesem Beitrag soll an drei einfachen Modellen der Einfluss von Stabexzentrizitäten auf die Schnittgrößenermittlung gezeigt werden.
Für detailliertere Untersuchungen von Scher-Lochleibungs-Verbindungen beziehungsweise deren unmittelbarer Umgebung spielt die Vorgabe der nichtlinearen Kontaktproblematik eine wichtige Rolle. In diesem Beitrag wird mithilfe eines Volumenmodells nach vergleichbaren und vereinfachten Flächenmodellen gesucht.
Das Schalenbeulen gilt als das jüngste und am wenigsten erforschte Stabilitätsproblem der Bautechnik. Dies liegt weniger an mangelnden Forschungsaufwendungen, sondern vielmehr an der Komplexität der Theorie. Mit der Einführung und Fortentwicklung der Finite-Elemente-Methode in der bautechnischen Praxis erscheint es manchem Ingenieur nicht mehr erforderlich, sich mit der komplizierten Theorie des Schalenbeulens auseinanderzusetzen. Zu welchen Problemen und Fehlern dies führen kann, ist in [1] sehr gut zusammengefasst.
Modelltechnisch besteht ein ideales Gas aus frei schwirrenden ausdehnungslosen Masseteilchen in einem Volumenraum. In diesem Raum bewegt sich jedes Teilchen mit einer Geschwindigkeit in eine Richtung. Der Stoß eines Teilchens an ein anderes Teilchen oder die Volumenbegrenzungen führt zu einer Ablenkung und Veränderung der Geschwindigkeit der Beteiligten.
Die Belastung von Isolierglasscheiben auf Grund klimatischer Einwirkungen sind in der DIN 18008 klar geregelt. Diese Art der Belastung kann bei entsprechender Scheibengeometrie auch maßgebend für die Bemessung im Zustand der Tragfähigkeit werden. Eine FE-Bemessung am Gesamtsystem mit Abbildung des SZR als Gasvolumen liefert exakte Ergebnisse zur Analyse. Im Gegenzug gewinnt jedoch auch eine stichpunktartige Plausibilitätskontrolle immer mehr an Bedeutung. Nachfolgend werden verschiedene Optionen aufgezeigt, wie diese Kontrollen durchgeführt werden können.
Um ein Volumen zu erstellen, bietet es sich an, eine Fläche mit der rechten Maustaste anzuklicken und diese dann zu extrudieren. Die Vorgehensweise ist im Bild dargestellt.
Das generierte FE-Netz kann mithilfe von FE-Netz-Qualitätskriterien beurteilt werden. Die Qualität des FE-Netzes kann über den Zeigen-Navigator grafisch dargestellt werden. Die "OK"-, "Warnung"- sowie "Fehlgeschlagen"-Elemente können nun auch separat für Flächen und Volumenkörper angezeigt werden. Des Weiteren können die FE-Netz-Qualitätsanmerkungen grafisch dargestellt werden.
Seit der Freigabe von RFEM 5 steht der Stabtyp "Ergebnisstab" zur Verfügung. Der Ergebnisstab ist ein virtueller Stab ohne jegliche Steifigkeit und benötigt keine Lagerung. Er kann vielseitig eingesetzt werden, um Ergebnisse aus Stäben, Flächen und Volumen aufzuintegrieren und als Stabschnittgrößen auszugeben.
Werden in einem Modell Nichtlinearitäten wie zum Beispiel Kontaktvolumen verwendet, so kann es vorkommen, dass am Ende der Berechnung eine Warnmeldung wegen lokal nicht eingehaltener Konvergenzkriterien erscheint. Die Ursache dafür ist, dass während der Berechnung die Konvergenz der globalen Iterationsbedingungen maßgebend ist.
Soll ein schlankes Bauteil (Stab) mit einem massiven Bauteil (Volumenkörper) verbunden werden, so muss bei der Modellierung auf die richtige Kopplung beider Elemente geachtet werden.
Kontaktvolumen können zwischen zwei ebenen Flächen oder zwischen zwei Kreiszylinderschalen erzeugt werden. Ist jedoch der Bereich des Kontaktproblems etwas komplizierter, muss entweder das System so vereinfacht werden, dass die Anforderungen eines Kontaktvolumens erreicht werden, oder man greift auf die "alte" Modellierungsart mittels Stäbchenmodell zurück.
RFEM versucht durch automatisches Integrieren von Objekten in Flächen den Anwender bei der Modellierung zu unterstützen. Bei gekrümmten Flächen ist eine automatische Integration der Objekte nicht möglich. Hier ist dann die entsprechende Fläche zum Bearbeiten auszuwählen und im Reiter "Integriert" die Integration durch Picken der entsprechenden Objekte manuell vorzunehmen. So vermeidet man Fehlermeldungen beim Start der Berechnung über nicht integrierte Objekte.