Lineare 🆚 nichtlineare Materialanalyse in der FEM
Das beigefügte Video demonstriert den Unterschied zwischen linearer und nichtlinearer Materialanalyse anhand einer durch eine Rippe ausgesteiften Platte unter Biegung.
👉 Bei der linearen Analyse konzentriert sich die Spannung in engen Bereichen, was oft zu unrealistischen Spannungsspitzen führt. Dieser Ansatz geht von kleinen Verformungen und rein elastischem Verhalten aus, was seine Genauigkeit einschränkt, insbesondere in der Nähe der Streckgrenze des Materials.
👉 Die nichtlineare Analyse hingegen bietet eine realistischere Darstellung, indem sie die Spannung auf benachbarte finite Elemente umverteilt. Wenn sich die maximale Spannung der Streckgrenze nähert, beginnt sich die Spannung zu verteilen, wodurch die bei linearen Modellen beobachtete Konzentration verhindert wird. Wenn das Fließen eintritt, entwickelt sich eine plastische Verformung, die zu größeren Verformungen und einer realistischeren Spannungsverteilung führt.
Das Video zeigt, wie Spannungsverteilungen auf der beobachteten Fläche bei beiden Analysen zunächst ähnlich erscheinen. Bei nicht linearem Materialverhalten wird jedoch bei Annäherung an die Fließgrenze eine Umverteilung der Spannung deutlich. Der Vergleich der Spannungs-Dehnungs-Linien in der Grafik verdeutlicht die Unterschiede weiter. Die nichtlineare Analyse erfasst die plastische Verformung jenseits des elastischen Bereichs, während bei der linearen Analyse die Spannungs-Dehnungs-Beziehung streng linear bleibt.
Diese Simulation unter dem Hashtag #DlubalSoftware verdeutlicht den Wert nichtlinearer Analysen in Szenarien, die Fließen oder plastische Verformung beinhalten und ein realistischeres Verständnis des Tragverhaltens ermöglichen.