FEM Berechnung: Exaktere Ergebnisse erzielen

Die FEM Berechnung nutzt bekanntlich eine Netz, das aus “berechenbaren” Elementen besteht, um die zu berechnenden Bauteilgeometrie zu berechnen.

Je mehr Elemente das Netz enthält, desto genauer wird i.d.R. das Ergebnis. Das Problem dabei: Die Berechnungszeit steigt mit der Zahl der Elemente. Würden wir jedes einzelne Atom betrachten, hätten wir sicherlich ein gutes Ergebnis, aber die Berechnung würde wahrscheinlich Jahre dauern.

Die Lösung: Die Konvergenzeinstellungen

Sieht kompliziert aus ist aber recht einfach. Es geht darum, eine Berechnung zu machen, das Netz dann an den kritischen Stellen zu verfeinern und wieder eine Berechnung zu machen, bis das Delta desErgebnisses der vorherigen Berechnung zur aktuellen Berechnung kleiner einem bestimmten Prozentsatz ist.

Max. Anzahl der H Verfeinerungen = Wie oft wird maximal der Prozess zwischen Berechnen, Netz verfeinern und wieder berechnen durchlaufen

Stopp-Bedingung (%) =  Hält die Verfeinerung an, wenn die Differenz zwischen den letzten beiden Ergebnissen kleiner ist als der angegebene Wert (%).

Schwellenwert für H Verfeinerungen (0 bis 1) = Gibt an, wo das Netz verfeinert wird. 0,75 bedeutet, das das Netz dort verfeinert wird wo die Spannungen maximal sind und bis zu dem Bereich, wo noch 75% dieser max. Spannung auftritt.

Beispiel

Ergebnis und Netz nach erster Berechnung:

Nun ändere ich die Konvergenzeinstellungen:

 

Und starte die Simulation erneut, Was nun zur Folge hat das bis zu 5 Berechnungen hintereinander ausgeführt werden wobei vorher aufgehört wird, wenn das Delta zwischen 2 Berechnungsergebnissen kleiner 0,5% ist.

Ergebnis:

Man sieht schön, wie das Netz in den kritischen Bereichen verfeinert wurde und sich die Spannungen verändert haben. Über den Konvergenzplot sieht man die Veränderung der Spannung in den einzelnen Berechnungsschritten: