Tobias Loose Einfluß des transienten Schweißvorganges ... - Tl-ing.de

3 Finite-Element-Berechnung
3.2.2 Volumenelemente
In Sysweld können dreidimensionale Tetraederelemente, Dreieck-
Prismaelemente und Hexaederelemente definiert werden. Implementiert
sind jeweils isoparametrische Elemente mit linearen und quadratischen
Ansätzen. Bei den Prismaelementen und den Hexaederelementen mit quadratischen
Ansätzen handelt es sich um Serendipity-Elemente. Die Elemente
können mit voller oder reduzierter Integration angewendet werden. Als
Ansatzfunktionen werden Lagrange-Polynome verwendet.
Für die Berechnungen im Rahmen dieser Arbeit werden lineare Hexaederelemente
oder Dreieck-Prismaelemente mit voller Integration verwendet.
3.2.3 Schalenelemente
Aus der Bibliothek der zur Verfügung stehenden Schalenelemente werden isoparametrische
Dreieck- und Rechteck-Elemente verwendet. Bei diesen Elementen
können in Dickenrichtung 3 bis 9 Gaußpunkte gewählt werden. 3
Gaußpunkte sind für elastische Berechnungen hinreichend. Bei plastischer Berechnung
ist eine größere Anzahl Gaußpunkte notwendig.
Die Temperaturfeldberechnung muß mit topologisch gleichen Schalenelementen
wie die strukturmechanische Berechnung durchgeführt werden. Die Anzahl
der Gaußpunkte muß bei beiden Berechnungen identisch sein. Für Berechnungen
im Rahmen dieser Arbeit werden in Dickenrichtung 5 Gaußpunkte verwendet.
Bei den Schalenelementen erfolgt die Eingabe von Lasten (z. B. Wärmequelle)
und Randbedingungen (z. B. Wärmeübergangskoeffizient) an der Schalenunterfläche,
der Schalenmittelfläche oder der Schalenoberfläche. Die Ausgabe
von Schnittgrößen ist in jeder Gaußpunktebene möglich.
Bei der Temperarturfeldberechnung werden in Schalenlängsrichtung Ansatzfunktionen
aus Lagrange-Polynomen verwendet. In Schalendickenrichtung
wird ein Wärmestrom aus Wärmeleitung nicht berechnet. Ein Temperaturgradient
in Dickenrichtung ergibt sich nur aus Randbedingungen, zum Beispiel
einer Wärmequelle auf der Schalenoberseite.
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