5.5 PLATTENSEGMENT AUS HEXAEDERN NR.1
Die Beispieldateien B5_* in Z88- Eingabedateien Z88* umkopieren:
B5_X.DXF ---> Z88X.DXF CAD- Eingabefile
B5_2.TXT ---> Z88I2.TXT Randbedingungen
B5_3.TXT ---> Z88I3.TXT Steuerparameter für Spannungsprozessor
CAD:
Z88X.DXF in Ihr CAD- Programm importieren und betrachten. Diese
Vorlage hätten normalerweise Sie in CAD gezeichnet und dann
als Z88X.DXF exportiert.
Z88: (in Kurzform, ausführlichere
Anleitung vgl. Beispiele 5.1, 5.2
und 5.3)
Z88X, Konvertierung von Z88X.DXF nach Z88NI.TXT
Z88P, darin Strukturfile Z88NI, Superstruktur betrachten
Z88N, Netzgenerator, erzeugt Z88I1.TXT
Z88P, darin Strukturfile Z88I1.TXT, unverformte FE-Struktur
Z88X, Konvertierung von Z88I*.TXT
nach Z88X.DXF
CAD:
Z88X.DXF in Ihr CAD- Programm importieren und betrachten. Normalerweise
hätten Sie in CAD nun die Randbedingungen und Steuerinformationen
Z88I3.TXT hinzugefügt und dann als Z88X.DXF exportiert.
Z88: (in Kurzform, ausführlichere
Anleitung vgl. Beispiele 5.1, 5.2
und 5.3)
Z88X, Konvertierung von Z88X.DXF nach Z88I*.TXT
Z88F, berechnet Verformungen
Z88D, berechnet Spannungen
Z88P, Plotten FE- Struktur, auch verformt (FUX, FUY, FUZ je 10.) bzw. Spannungsanzeige
Z88E, Knotenkraft- Berechnung
Wir betrachten ein 90-Grad Plattensegment, sieht wie ein Tortenstück
aus. Ist am äußeren Rand eingespannt und wird am inneren
Rand mit 7000 N belastet. Derartige Strukturen lassen sich am
besten in Zylinderkoordinaten eingeben; um die Geometrie zu erfassen,
genügen zwei Superelemente Hexaeder Nr.10.
Diese beiden SE sollen nun in insgesamt 48 Hexaeder Nr.1
als FE- Netz zerlegt werden.
Dieses Beispiel ist sehr geeignet für Experimente mit dem
Netzgenerator..sollten Sie das tun, dann
müssen Sie ggf. neue Randbedingungen definieren: mit Hilfe
Ihres CAD- Programms bzw. des Z88- Plotprogramms.
Bei der Spannungsanzeige ist zu beachten, daß die Spannungen in den Gaußpunkten angezeigt werden. Gaußpunkte liegen im Innern eines Finiten Elements, nie direkt auf der Oberfläche. Spannungen auf der Oberfläche erhält man durch Extrapolieren, z.B. Biegespannungen mit Strahlensatz.
Superstruktur, bestehend aus zwei Hexaedern Nr.10 mit je 20
Knoten
5.5.1 EINGABEN
mit CAD- Programm:
Gehen Sie nach der Beschreibung Kapitel 2.7.2
vor. Vergessen Sie nicht, auf dem Layer Z88EIO die Superelement-
Informationen per TEXT- Funktion abzulegen, also
SE 1 1 8 L 3 e 1 e (1. Supere., FE Typ 1, untert. x 8 x aufst., in y 3 x gleich, z lassen)
SE 2 1 8 L 3 e 1 e (2. Supere., FE Typ 1, untert. x 8 x aufst.,
in y 3 x gleich, z lassen)
und auf dem Layer Z88GEN die allgemeinen Informationen und E-Gesetz,
wie
Z88NI.TXT 3 32 2 96 1 1 0 0 0 (3-Dim,32 Kno,2SE,96 FG,1 EG,KFLAG 1,restl. Flags 0)
MAT 1 1 2 206000 0.3 2 0 (SE1 bis SE2: E, nue, INTORD fuer
FE, QPARA 0)
Exportieren Sie die Zeichnung als DXF- Datei mit dem Namen Z88X.DXF
und starten Sie anschließend den CAD- Konverter Z88X mit
der Option "von Z88X.DXF nach Z88NI.TXT". Es wird die
Netzgenerator- Eingabedateien Z88NI.TXT
erzeugt.
mit Editor:
Netzgenerator- Eingabefile Z88NI.TXT (vgl. Kapitel 3.3) mit Editor
schreiben :
3 32 2 96 1 1 0 0 0 (3-Dim,32 Kno,2SE,96 FG,1 EG,KFLAG 1,restl. Flags 0)
1 3 20 0 5 (1.Knoten, 3 FG, R-, Phi- und Z-Koordinate)
2 3 80 0 5 (2.Knoten, 3 FG, R-, Phi- und Z-Koordinate)
3 3 80 45 5
..........(Knoten 4 .. 30 hier nicht dargestellt)
31 3 80 90 2.5
32 3 20 90 2.5
1 10 (Superele 1, Typ Hexaeder Nr.10)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 (Koinzidenz)
2 10
4 3 21 22 8 7 23 24 11 25 26 27 15 28 29 30 20 19 31 32
1 2 206000 0.3 2 0 (SE1 bis SE2: E, nue, INTORD fuer FE, QPARA 0)
1 1 (Zerlege SE1 in Hexaeder Nr.1 und unterteile)
8 L 3 e 1 e (8mal geom. steigend in x,3mal gleich in y,z bleibt)
2 1
8 L 3 e 1 e
CAD und Editor:
Der Netzgenerator Z88N wird gestartet. Er erzeugt das eigentliche Z88- Strukturfile Z88I1.TXT. Das schauen wir uns entweder
* nach Konversion mit Z88X im CAD- Programm (von Z88I1.TXT nach Z88X.DXF) oder
* mit dem Z88- Plotprogramm Z88P an, um die Randbedingungen definieren zu können:
Ansicht des vom Netzgenerator erzeugten FE- Netzes Z88I1.TXT
Man ermittelt nun im Plotprogramm oder CAD- System die Knoten,
an denen die Struktur festgehalten bzw. belastet wird und gibt
die Randbedingungen ein:
im CAD Programm:
Gehen Sie auf den Layer Z88RBD und geben Sie jeweils mit der TEXT- Funktion an beliebiger, freier Stelle ein:
Z88I2.TXT 49 (49 Randbedingungen)
RBD 1 1 3 1 -1000 (1.RB: Knoten 1, am FG 3, also in Z, eine Last von -1000 N)
RBD 2 3 3 1 -1000
RBD 3 5 3 1 -1000
RBD 4 7 3 1 -1000
RBD 5 65 1 2 0 (5.RB: Knoten 65, FG 1 gesperrt)
RBD 6 65 2 2 0 (6.RB: Knoten 65, FG 2 gesperrt)
RBD 7 65 3 2 0 (7.RB: Knoten 65, FG 3 gesperrt)
.....(die Knoten 66,67,68,69,70,71,72 werden wie 65 in allen 3 FG gesperrt)
RBD 29 73 3 1 -1000
RBD 30 75 3 1 -1000
RBD 31 77 3 1 -1000
.....(die Knoten 121,122,123,124,125 werden wie 126 in allen 3 FG gesperrt)
RBD 47 126 1 2 0
RBD 48 126 2 2 0
RBD 49 126 3 2 0
mit Editor:
File der Randbedingungen Z88I2.TXT durch
Editieren aufstellen:
49 (49 Randbedingungen)
1 3 1 -1000 (Knoten 1, am FG 3, also in Z, eine Last von -1000 N)
3 3 1 -1000
5 3 1 -1000
7 3 1 -1000
65 1 2 0 (Knoten 65, FG 1 gesperrt)
65 2 2 0 (Knoten 65, FG 2 gesperrt)
65 3 2 0 (Knoten 65, FG 3 gesperrt)
.....(die Knoten 66,67,68,69,70,71,72 werden wie 65 in allen 3 FG gesperrt)
73 3 1 -1000
75 3 1 -1000
77 3 1 -1000
.....(die Knoten 121,122,123,124,125 werden wie 126 in allen 3 FG gesperrt)
126 1 2 0
126 2 2 0
126 3 2 0
Eingabe für Spannungsberechnung:
mit CAD- Programm :
Gehen Sie auf den Layer Z88GEN und schreiben Sie eine beliebige,
freie Stelle:
Z88I3.TXT 2 0 1 (2x2 Gaußpunkte für Spannungen,
KFLAG 0, Vergleichssp. GEH)
Exportieren Sie die Zeichnung als DXF- Datei mit dem Namen Z88X.DXF
und starten Sie anschließend den CAD- Konverter Z88X mit
der Option "von Z88X.DXF nach Z88I*.TXT". Es werden
die drei Z88- Eingabedateien Z88I1.TXT, Z88I2.TXT, Z88I3.TXT erzeugt.
mit Editor:
Geben Sie in das Parameterfile für Spannungsprozessor Z88I3.TXT
(vgl. Kap. 3.5)
2 0 1 (2x2 Gaußpunkte für Spannungen, KFLAG 0, Vergleichssp. GEH)
CAD und Editor:
Nunmehr können FE- Prozessor Z88F
und dann Spannungsprozessor Z88D gestartet
werden. Bei Z88F wird man den Compactmode wählen, da nur
ein Randbedingungssatz vorhanden ist, vgl. Abschnitt 2.1. Knotenkraftberechnung mit Z88E.
5.5.2 AUSGABEN
Der Cholesky- Solver Z88F liefert uns folgende Ausgabefiles
an:
Z88O0.TXT die aufbereiteten Strukturwerte. Für Dokumentationszwecke.
Z88O1.TXT aufbereitete Randbedingungen: Für Dokumentationszwecke.
Z88O2.TXT die berechneten Verschiebungen, die Lösung
des FE- Problems.
Der Spannungsprozessor Z88D verwendet die berechneten Verschiebungen
von Z88F und gibt Z88O3.TXT die berechneten Spannungen
aus. Welche Spannungen in Z88O3.TXT gegeben werden, hängt
von den Steuerparametern in Z88I3.TXT ab.
Der Knotenkraft- P. Z88E verwendet die berechneten Verschiebungen
von Z88F und gibt Z88O4.TXT die berechneten Knotenkräfte
aus.
Für die verformte Struktur ergibt sich bei Wahl von FUX, FUY und FUZ (Vergrößerung der Verschiebungen) von je 10 im Plotprogramm folgendes Bild:
Anmerkung: Die Superstruktur läßt sich sehr leicht in z.B. AutoCAD konstruieren. Die Ränder wird man als Bögen zeichnen. Die Knotenpunkte lassen sich einfach mit der Funktion > Zeichnen > Punkt > Teilen erzeugen. Beim Umfahren der Elemente (was man mit der Linienfunktion macht) darauf achten, daß man die Ansicht im Raum jeweils sauber positioniert hat, d.h. daß alle Knoten eines Superelements genau getroffen werden.