FEM
Grundlagen und Anwendungen der Finite-Element-Methode im Maschinen- und Fahrzeugbau
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Beschreibung
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 als universelles 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 ErgebnissenZu allen Problemgebieten werden gelöste Fallstudien sowie Verständnisaufgaben gezeigt.Die ZielgruppenStudierende an Fachhochschulen und Technischen Universitäten, Ingenieure in der PraxisDer AutorDr.-Ing. Bernd Klein ist Universitätsprofessor an der Universität Kassel, Arbeitsgebiete: Leichtbau, CAE und Betriebsfestigkeit.
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.
Strukturierte Darstellung zum erfolgreichen Einsatz der FEM
Mit Übungsaufgaben und Fallstudien
Typische Problemstellungen aus der Technischen Mechanik
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. Die aktuelle Auflage enthält ein Kapitel zur Modelladäquatheit.
Autor*in
Bernd Klein
Stimmen zu »FEM«
"Die sehr gute Formelzeichensammlung, ein wohl ausreichendes Sachwortverzeichnis, der klare mathematische Aufbau und die guten Bilder erleichtern sicher den Einstieg in dieses Gebiet." (Konstruktion, 5/99)
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