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Das vorliegende Buch ist Band 3 einer Buchreihe, die die Anwendung der FiniteElemente-Methode auf verschiedenen Gebieten der technischen Berechnungen
behandelt. Band 1 dieser Reihe ist das Buch
G.Müller, C.Groth
"FEM für Praktiker"
expert verlag, 8. Auflage
Es enthält allgemeine Darstellungen und prinzipielle Erläuterungen, die hier nicht
wiederholt werden. Jeder Band der Buchreihe enthält eine Bestellkarte für eine
preisreduzierte CD-ROM des Programms ANSYS/ED (Windows-Version) ("ED"
bedeutet "education", also Schulung, Ausbildung). Dieses Programm stellt ein ideales
Werkzeug dar, um mit der Finite-Elemente-Methode vertraut zu werden. Es liegt allen
Büchern dieser Reihe zugrunde und kann dazu dienen, die angeführten Beispiele
nachzuvollziehen, diese abzuwandeln oder vollständig eigene Anwendungen zu berechnen.
Der Ingenieur oder Konstrukteur, der heutzutage mit modernen numerischen Methoden
Aufgaben der Strukturdynamik zu berechnen hat, findet in der allgemein verfügbaren
Literatur nur verstreut Hinweise auf seine Probleme. Viele der bisherigen Bücher
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erläutern die FEM anhand von Anwendungen der Strukturmechanik, das
vorliegende Buch ist ausschließlich auf die Berechnung von
Temperaturfeldern ausgerichtet,
bieten theoretisches Hintergrundwissen, das vorliegende Buch bietet
praktische Hinweise für den "Alltag" der technischen Berechnungen und
geben Programmlisten, die abzuschreiben sind und nur einfache Programmierungen enthalten, während das vorliegende Buch gebrauchsfertige,
professionelle Software verwendet.
Das vorliegende Buch ist für diejenigen Praktiker geschrieben, die als Ingenieur,
Techniker oder Wissenschaftler verschiedenste Aufgaben zu bearbeiten haben und
bisher keine Gelegenheit hatten, sich mit der Finite-Element-Methode vertraut zu
machen. Wohl jeder hat bereits davon gehört, dass die FEM eine Methode der
numerischen Simulation ist, die sich überall durchsetzt. Nur: die Zeit reichte bisher nicht
aus, um sich darüber zu informieren.
Mit diesem Buch wird das Informieren einfacher, denn die Information zur FEM ist zum
Selbststudium aufbereitet. An einem eigenen PC können Erfahrungen gesammelt und
eigene Aufgabenstellungen gelöst werden. Und diese Anwendungen erfolgen mit dem
weltweit bekannten ANSYS®-Programm, einem Profi-Programm für FEM-Anwendungen
aller Art.
Um für diesen Leserkreis die Methode und ihre Möglichkeiten zu erläutern, werden hier
die theoretischen Grundlagen, das Prinzip der Finite-Element-Methode und ins-
besondere praktische Beispiele, die dem Ingenieuralltag entnommen sind, dargestellt.
Die Absicht dieses Buches ist nicht, dass der Leser die Programmierung der Methode
oder von geeigneten Elementen beherrscht. Die Absicht ist vielmehr, den Leser das
Prinzip erkennen zu lassen und "Gespür" für die Vorteile und auch für die Schwächen
oder Gefahren der Methode zu erlangen. Dies und nur dies ist im Ingenieuralltag der
FEM-Berechnungen von Bedeutung. Daher werden hier die theoretischen Grundlagen
nur kurz dargestellt, ausführlicher wird das Prinzip der Methode und besonders
ausführlich die praktischen Beispiele und Erfahrungen dargestellt.
Als numerisches Hilfsmittel wird ein Personal Computer und die Schulungsversion
ANSYS/ED (Windows) des kommerziellen FE-Programms ANSYS vorausgesetzt. Mit
der Bestellkarte, die dem Buch beiliegt, können Sie eine preisreduzierte CD-ROM des
Programms ANSYS/ED (Windows-Version) bestellen. Damit wird nicht die Programmierung, sondern die Anwendung fertiger, professioneller Software mit diesem
Buch praktiziert: eine Lösung, die im Ingenieuralltag heutzutage üblich ist. Die
Hardware-Anforderungen können Band 1 entnommen werden.
Der oben genannte Band 1 enthält unter anderem allgemeine Erläuterungen zum
Programm ANSYS/ED und Hinweise zur Handhabung und zur Steuerung. Viele dieser
Hinweise werden hier nicht gesondert wiederholt, sondern nur die für die Strukturdynamik maßgebenden Besonderheiten beschrieben. Daher setzen wir voraus, dass
Band 1 als Grundlage dem Leser zur Verfügung steht.
Die Beispiele, die den Schwerpunkt von Band 3 bilden, sind dazu vorgesehen, vom
Leser nachvollzogen zu werden. Die Voraussetzungen dazu sind
*
Band 1 dieser Reihe,
*
das Programm ANSYS/ED (Windows) sowie
*
ein Personal Computer.
Wenn Sie diese Voraussetzungen nicht erfüllen können oder möchten, werden die
Beispiele trocken und unanschaulich sein. Viele Hinweise, Meldungen und Grafiken sind
nicht hier im Text abgebildet, sondern nur beim Ablauf der Berechnungen auf dem
Rechner dargestellt. In dem Fall ist daher der Kauf dieses Buches nur bedingt
empfehlenswert.
Wenn Sie jedoch diese Voraussetzungen erfüllen können, werden Sie anhand der
Beispiele einige interessante Anwendungen der FEM nachvollziehen können und rasch
auch eigene Aufgabenstellungen wie ein "Profi" lösen.
Wir bedanken uns bei G. Streicher und T. Kähkönen für die tatkräftige Unterstützung bei
der Fertigstellung dieses Buches.
Hannover, im Dezember 2008
Dipl.-Ing. Clemens Groth, Dr.-Ing. Günter Müller