FEM: Grundlagen und Anwendungen der Finite-Element-Methode im Maschinen- und Fahrzeugbau

توسعه محصول مجازی به کمک رایانه امروزه در صنعت به واقعیت تبدیل شده است. از نظر روش شناختی، این منجر به پیوند 3-D CAD، MKS، FEM، STRUOPT و نمونه سازی سریع به یک مفهوم یکپارچه می شود. این بدان معناست که مهندسان باید به طور کامل تکنیک های کار با کمک کامپیوتر را بیاموزند. هسته فناوری CAE روش اجزای محدود (FEM) است که به عنوان یک ابزار تحلیل جهانی، بینش عمیقی را در مورد سینماتیک الاستیک، پویا، چند بدنه و رفتار مکانیکی حرارتی و جریانی اجزا و سیستم‌های فعال ارائه می‌دهد. طراحی های ایمن بر اساس این شبیه سازی ها امکان پذیر است، به این معنی که زمان نوآوری و آزمایش را می توان کوتاه کرد. با توجه به کیفیت بالای اطلاعات، دانش اولیه به دست آمده و صرفه جویی در هزینه، برنامه های کاربردی FEM معمولا هزینه های خود را خیلی سریع پرداخت می کنند.

این کتاب درسی و کتاب تمرین روش FE و مشکلات برنامه به روشی واضح در یک محیط CAE. مطالعات موردی مفصل و تمرین‌های

اضافی، پشتیبانی مناسبی را برای خودآموزی فراهم می‌کنند.

محتوا

• مبانی FEM
• درک فرآیند و تحقق فنی برنامه
• شرح عنصر، رفتار همگرایی، مش بندی و حل معادله
• حل مسائل استحکام خطی و غیرخطی
• درمان نمونه ساختارهای چند بدنه (MBS)، دینامیک، انتقال حرارت و چندفیزیک و همچنین
• قوانین کاربردی، اجتناب از خطا و QS نتایج</ p>

مطالعات موردی حل شده و وظایف درک مطلب برای همه حوزه‌های مشکل نشان داده شده است.</ p>

گروه‌های هدف

دانشجویان در دانشکده‌های فنی و دانشگاه‌های فنی، مهندسان در عمل

نویسنده
Dr.-Ing. برند کلاین، استاد دانشگاه در دانشگاه کاسل است، در زمینه‌های کاری: ساختار سبک، CAE و دوام.

Die rechnerunterstützte, virtuelle Produktentwicklung ist heute in der Industrie Realität geworden. Methodisch führt dies zur Verknüpfung von 3-D-CAD, MKS, FEM, STRUOPT und Rapid-Prototyping zu einem integrativen Konzept. Hiermit sind die Ingenieure gefordert, rechnerunterstützte Arbeitstechniken gründlich zu erlernen. Kern der CAE-Technik ist aber die Finite-Element-Methode (FEM), die alsuniverselles Analysewerkzeug tiefe Einblicke in die Elastik, Dynamik, Mehrkörper-Kinematik sowie das thermische- und strömungs-mechanische Verhalten von Bauteilen und Systemen ermöglicht. Auf Basis dieser Simulationen sind sichere Auslegungen möglich, womit sich Innovations- und Erprobungszeiten verkürzen lassen. Durch die hohe Aussagequalität, den frühzeitigen Erkenntnisgewinn und die Kostenersparnis amortisieren sich FEM-Anwendungen meist sehr schnell.

Dieses Lehr- und Übungsbuch stellt in anschaulicher Weise die FE-Methode und die Anwendungsprobleme in einem CAE-Umfeld da. Ausgearbeitete Fallstudien sowie zusätzliche

Übungsaufgaben unterstützen geeignet das Selbststudium.

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 gezeigt.

Die Zielgruppen

Studierende an Fachhochschulen und Technischen Universitäten, Ingenieure in der Praxis

Der Autor
Dr.-Ing. Bernd Klein ist Universitätsprofessor an der Universität Kassel, Arbeitsgebiete: Leichtbau, CAE und Betriebsfestigkeit.