Materialnichtlinearität
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engl: material nonlinearity Kategorie: 
Level 1 Theorie Mechanik Temperaturfeld
Magnetfeld
Inhaltsverzeichnis |
Simulation
Eine Materialnichtlinearität ist eine Nichtlinearität des Materialverhaltens, die in der Simulation berücksichtigt wird. Bei der Simulation ist insbesondere der nichtlineare Zusammenhang zwischen dem Materialverhalten und den Freiheitsgraden von Bedeutung, weil dadurch ein iteratives Vorgehen bei der Lösung und damit erhöhter Rechenaufwand notwendig wird.
Strukturmechanik
Ausführliche Hinweise zu Materialnichtlinearitäten in der Strukturmechanik finden Sie hier.
In der Strukturmechanik ist eine Materialnichtlinearität über einen nichtlinearen funktionalen Zusammenhang zwischen Dehnungen und Spannungen gegeben. Als Grenze des elastischen Anfangs-Bereiches wird im allgemeinen die Streckgrenze des Materials verwendet.
Beispiele für Materialnichtlinearitäten in der Strukturmechanik sind
- nichtlinear-elastisches Verhalten,
- Plastizität,
- Hyperelastizität
und andere. Die Abhängigkeit von den Freiheitsgraden ergibt sich über die Dehnung. Bei der Lösung wird für jedes Element zunächst elastisches Verhalten angenommen und dann in der Folge der Gleichgewichtsiterationen jeweils geprüft, ob die elastische Grenze überschritten wurde. Die elastische Grenze begrenzt den linearen Bereich des Materialverhaltens.
Temperaturfeld
Bei Simulation von Temperaturfeldern liegt eine Materialnichtlinearität vor, wenn eine Abhängigkeit der Materialdaten von der Temperatur Freiheitsgrad berücksichtigt wird.
Magnetfeld
Bei der Simulation von Magnetfeldern ist eine Materialnichtlinearität gegeben, wenn eine nichtlineare B-H-Kurve vorliegt und Sättigung berücksichtigt wird.
Sonstige Begriffe
In dem Beispiel für Plastizität und Hill-Anisotropie finden Sie eine Anwendung der FEM mit Materialnichtlinearität, Plastizität, Anisotropie und Hill-Anisotropie.
Selbststudium
Zum Selbststudium der Zusammenhänge der Stoffgesetze (Materialgesetze) in der Strukturmechanik finden Sie hier Prinzipbeispiele für Stoffgesetze in der Strukturmechanik.
Zum Selbststudium ist für ein einfaches Beispiel der Strukturmechanik mit 2 Elementen auch die Vorgabe einer Materialnichtlinearität betrachtet. Bei der Lösung wird eine Folge von Gleichgewichtsiterationen bis zur Konvergenz dargestellt.
In dem Artikel Nichtlinearitäten in der strukturmechanischen FEM-Berechnung (CADFEM Journal/Infoplaner 2010-1, Seite 48-51) wird ein Überblick über die Grundlagen gegeben.
