In der vorliegnden Arbeit wird dargelegt, wie mit Hilfe von MATLAB und ABAQUS eine einfache quadratische, zweidimensionale Struktur mit vier Viereckelementen beschrieben werden kann. Konkret wird dabei die Deformation der gesamten Struktur, also die Verschiebungen an jedem Knoten, die auftretenden Kräfte und das Spannungsfeld berechnet.
Es wird außerdem aufgezeigt, wie in ABAQUS ein Dreipunktbiegeversuch implementiert werden kann. Dabei soll ein Pin auf einen Testbalken, der aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff besteht, drücken und diesen somit verbiegen. Es wurden für die einzelnen Bestandteile hierbei folgende Parameter vorher festgelegt:
Inhaltsverzeichnis
- Implementierung einer zweidimensionalen, quadratischen Struktur mit vier Viereckelementen in MATLAB & ABAQUS
- Problembeschreibung
- Implementierung des Problems in MATLAB
- Benötigte Input- Daten für die Implementierung
- Berechnung der Elementsteifigkeitsmatrizen für alle vier Elemente
- Berechnung der Systemsteifigkeitsmatrix
- Verschiebungen
- Spannungsfeld
- Berechnung der Kräfte an den Knoten
- Vergleich mit ABAQUS
- Patch- Test
- Modellierung und Simulation eines Dreipunktbiegeversuchs an einem faserverstärkten Werkstoff mit ABAQUS
- Problembeschreibung
- Umsetzung
- Erstellung der Bauteile
- Material definieren
- Materialzuweisung
- Generierung eines Gitternetzes
- Zusammenbau des Systems
- Definition der Interaktionen zwischen den Bauteilen
- Definition der Randbedingungen
- Resultate
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Arbeit befasst sich mit der Implementierung und Simulation einer einfachen, quadratischen Struktur mit vier Viereckelementen mithilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM). Dabei werden sowohl MATLAB als auch ABAQUS zur Berechnung der Deformation, der auftretenden Kräfte und des Spannungsfeldes eingesetzt. Zusätzlich wird ein Dreipunktbiegeversuch an einem faserverstärkten Werkstoff mit ABAQUS simuliert.
- Anwendung der FEM zur Berechnung von Deformationen und Spannungen in einer einfachen Struktur
- Vergleich der Ergebnisse von MATLAB und ABAQUS
- Modellierung und Simulation eines Dreipunktbiegeversuchs mit ABAQUS
- Analyse der Spannungsverteilung im faserverstärkten Werkstoff
- Demonstration der Leistungsfähigkeit von ABAQUS bei der Simulation komplexerer mechanischer Systeme
Zusammenfassung der Kapitel
Das erste Kapitel erläutert die Implementierung einer zweidimensionalen, quadratischen Struktur mit vier Viereckelementen in MATLAB und ABAQUS. Es werden die benötigten Input-Daten definiert, die Elementsteifigkeitsmatrizen berechnet und die Systemsteifigkeitsmatrix erstellt. Die Verschiebungen, das Spannungsfeld und die Kräfte an den Knoten werden berechnet und mit den ABAQUS-Ergebnissen verglichen. Der Patch-Test wird durchgeführt, um die Richtigkeit der Implementierung zu überprüfen.
Das zweite Kapitel behandelt die Modellierung und Simulation eines Dreipunktbiegeversuchs an einem faserverstärkten Werkstoff mit ABAQUS. Die Erstellung der Bauteile, die Materialdefinition und -zuweisung, die Generierung eines Gitternetzes sowie der Zusammenbau des Systems werden beschrieben. Die Interaktionen zwischen den Bauteilen und die Randbedingungen werden definiert. Die Resultate der Simulation werden dargestellt und analysiert.
Schlüsselwörter
Finite-Elemente-Methode, MATLAB, ABAQUS, Viereckelement, Deformation, Spannungsfeld, Kräfte, Dreipunktbiegeversuch, faserverstärkter Werkstoff, Simulation, Materialdefinition, Gitternetz, Randbedingungen, Spannungsverteilung.
- Citation du texte
- Robert Egel (Auteur), 2016, Implementierung einer zweidimensionalen, quadratischen Struktur mit vier Viereckelementen in MATLAB und ABAQUS. Modellierung und Simulation eines Dreipunktbiegeversuchs an einem faserverstärkten Werkstoff mit ABAQUS, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/351706
