Die virtuelle Produktentwicklung am Rechner ist heute Realität geworden. Methodisch führt dies zur Verknüpfung von 3-D-CAD, MKS, FEM, STRUOPT und Rapid-Prototyping. Hiermit sind die Ingenieure gefordert, rechnerunterstützte Arbeitstechniken gründlich zu erlernen. Kern der CAE-Technik ist die Finite-Element-Methode (FEM), die als universelles Analysewerkzeug tiefe Einblicke in die Elastik, Dynamik, Kinematik/Kinetik sowie das thermische bzw. strömungsmechanische Verhalten von Bauteilen und Systemen ermöglicht. Auf Basis dieser Simulationen sind sichere Vorauslegungen möglich, womit sich Innovationszeiten und Erprobungen verkürzen lassen. Über die Zeit- und Kostenersparnis amortisieren sich FEM-Aufwendungen oft sehr schnell. Dieses Lehr- und Übungsbuch zeigt dies in sehr anschaulicher und verständlicher Weise. Die Fallstudien und Übungsaufgaben ermöglichen ein Selbststudium.
Übungsteil und mathematischer Anhang wurden erweitert.
Der Inhalt:
. Grundlagen der FEM
. Verständnis des Ablaufs und der programmtechnischen Realisierung
. Elementbeschreibung, Konvergenzverhalten, Vernetzung und Gleichungslösung
. Lösung von linearen und nichtlinearen Festigkeitsproblemen
. exemplarische Behandlung von Mehrkörperstrukturen (MKS), Dynamik, Wärmeübertragung und Multiphysik sowie
. Anwendungsregeln, Fehlervermeidung und QS von Ergebnissen
Zu allen Problemgebieten werden gelöste Fallstudien sowie Verständnisaufgaben behandelt.
Die Zielgruppen
Studierende an Hochschulen und Technischen Universitäten
Ingenieure und Techniker
Der Autor
Dr.-Ing. Bernd Klein ist Universitätsprofessor an der Universität Kassel, Arbeitsgebiete: Leichtbau, CAD und Entwicklungsmethodik.
Strukturierte Darstellung zum erfolgreichen Einsatz der FEM mit Übungsaufgaben und Fallstudien
Autorentext
Dr.-Ing. Bernd Klein ist Universitätsprofessor an der Universität Kassel, Arbeitsgebiete: Leichtbau, CAD und Entwicklungsmethodik.
Klappentext
Die CAE-Technik als integratives Verfahren zum Konstruieren und Berechnen hat die Arbeitsweise der Ingenieure verändert. Als universelles Lösungsverfahren hat sich die Finite-Elemente-Methode bewährt, die in der Elastostatik, Elastodynamik, Wärmeleitung und Strömungsmechanik anwendbar ist.
Inhalt
Einführung.- Anwendungsfelder und Software.- Grundgleichungen der linearen Finite-Element- Methode.- Die Matrix-Steifigkeitsmethode.- Das Konzept der Finite-Element-Methode.- Wahl der Ansatzfunktionen.- Elementkatalog für elastostatische Probleme.- Kontaktprobleme.- FEM-Ansatz für dynamische Probleme.- Grundgleichungen der nichtlinearen Finite-Element-Methode.- Wärmeübertragungsprobleme.- Mehrkörpersysteme.- Bauteiloptimierung.- Grundregeln der FEM-Anwendung.