Fehlerquellen
Aus ESOCAETWIKIPLUS
engl: error sources Kategorie: 
Level 2 Methoden Praxis
Es ist üblich, eine Abweichung des Ergebnisses der Simulation von einem als "richtig" bezeichneten Ergebnis von einem
Fehler zu sprechen. Dabei sind aber bei einer Simulation zahlreiche kalkulierte und bewusst in Kauf genommene Einflüsse auf die Genauigkeit enthalten. Für
solche sollten Bezeichnungen wie
- Näherungen,
- Annahmen,
- Unschärfen,
- Vernachlässigungen,
- numerische Einflüsse oder
- systematische Fehler
verwendet werden.
Demgegenüber sind nur ungewollte Einflüsse als Fehler im Wortsinn anzusehen.
Inhaltsverzeichnis |
Näherungen
Näherungen sind solche Entscheidungen der Idealisierung, bei denen ein Teil der Realität des Bauteils nur unvollständig in der Simulation abgebildet und modelliert wird. Beispiel: eine Einspannung am Rand des Modells wird in der Simulation wie eine ideale Festhaltung modelliert.
Annahmen
Annahmen sind solche Entscheidungen der Idealisierung, bei denen unbekannte Teile der Realität durch angenommene Eigenschaften im Modell simuliert werden. Beispiel: das Material wird nur gering beansprucht, so dass eine lineare Beziehung zwischen Dehnungen und Spannungen angenommen wird (linear-elastisches Verhalten). Diese Annahme ist allgemein üblich, aber dennoch in der Realität nicht genau zutreffend.
Unschärfen
Unschärfen sind solche Entscheidungen der Idealisierung, bei denen in der Simulation bewusst auf Genauigkeit verzichtet wird. Dabei wird der Einfluss der Unschärfe auf das Ergebnis soweit wie möglich berücksichtigt. Beispiel: der Elastizitätsmodul eines Stahls wird so wie in der Norm angegeben verwendet. Es wird nicht der Ist-Wert des Materials des aktuellen Bauteils gemessen.
Vernachlässigungen
Vernachlässigungen sind solche Entscheidungen der Idealisierung, bei denen in der Simulation bewusst auf unbedeutende Details verzichtet wird. Dabei wird der Einfluss der Vernachlässigung auf das Ergebnis soweit wie möglich berücksichtigt. Beispiel: die Geometrie des Bauteils wird aus den CAD-Daten übernommen, es werden aber Details wie z.B. das Firmenlogo, das Typenschild etc. entfernt.
Numerische Einflüsse
Weitere Einflüsse auf das Ergebnis der Simulation sind durch die Software und die numerischen Algorithmen bedingt. Diese Einflüsse können auch als systematische Fehler bezeichnet werden, denn sie sind als Eigenschaft des numerischen Lösungsweges bekannt und werden bei der Anwendung bewusst in Kauf genommen (sie sind sozusagen unvermeidbar). Dabei kann das Lösungsverfahren (direkte, iterative Gleichungslösung) oder die Steuerung der Analyse (iterative Lösung von Nichtlineritäten) eine Rolle spielen (Lösungsfehler).
Beispiel: eine mechanische Aufgabe mit Kontakt erfordert hohe Rechenzeiten. Daher wird vom Anwender das Konvergenzkriterium auf 1% (0,01) eingestellt. Dadurch ist das Ergebnis der Simulation beeinflusst.
Zu den numerischen Einflüssen gehört auch der Rundungsfehler durch die Zahlendarstellung im Computer. Der Einfluss des Rundungsfehlers hängt von der Konditionierung der Matrizen ab. Aber auch der Modellaufbau durch den Anwender kann hierbei eine Rolle spielen.
Fehler
Nur bei einem ungewollten Einfluss auf den Ergebniswert liegt im Wortsinne ein Fehler vor. Dann sollte besser von einem zufälligen oder ungewollten Fehler gespochen werden. Hierzu zählen zum Beispiel Kommunikationsdefizite bei der Idealisierung (organisatorische Fehler), falsche Bedienung einer Software, Schreibfehler bei der Dateneingabe.
Was ist "richtig"?
Und was ist ein "richtiges" Ergebnis? Das reale Bauteil oder ein Experiment können verwendet werden. Aber auch hierbei muss genau betrachtet werden:
- welche Messgröße wird abgegriffen?
- Wie wird gemessen?
- War das Ziel der Simulation, die realen Bedingungen abzubilden?
- Wird ein Testergebnis verwendet? Wie repräsentativ ist der Test mit seinen Bedingungen?
Sonstige Begriffe
Zu "richtig" oder "falsch" sehen Sie auch bei Verifikation und Validierung nach.
