Last

Aus ESOCAETWIKIPLUS

engl: load          Kategorie: Level 1 Theorie

Eine Last ist wie auch eine Randbedingung ein äußerer Einfluss auf das Simulationsmodell. Als Lasten werden im allgemeinen solche Einflüsse bezeichnet, die von außen auf das Bauteil einwirken und "aktiv" als Ursache einer Beanspruchung im Bauteil wirksam sind.

Beispiele für Lasten in der Strukturmechanik sind

• Kräfte an Punkten des Bauteils,
• Drucke an Oberflächen,
• Volumenkräfte (Gewicht, Lorenz-Kraft u.a.)

Beispiele für Lasten bei Temperaturfeldern sind

• Wärmeströme an Punkten des Bauteils,
• Wärmestromdichten an Oberflächen,
• Konvektion an Oberflächen,
• Volumenquellterme (Stromwärmeverluste u.a.),
• Wärmestrahlung

Für die Simulation können folgende Kategorien von Randbedingungen verwendet werden:

• Vorgabe von Lasten an den Knoten:

Strukturmechanik: Vorgabe von Kräften und Momenten an den Knoten
Temperaturfeld: Vorgabe von Wärmeströmen an den Knoten
Bei der Lösung ergeben sich dadurch Anteile, die auf der rechten Seite des Gesamt-Gleichungssystems eingesetzt werden. Diese Randbedingung ergibt eine kraftgesteuerten Last.

• Vorgabe von verteilten Lasten an Element-Oberflächen (Randbedingung 2. Art, Neumann):

Strukturmechanik: Vorgabe von Drucklasten an den Element-Oberflächen
Temperaturfeld: Vorgabe einer Wärmestromdichte
Vor der Lösung werden programmintern diese Drucklasten mit der jeweiligen Fläche der Element-Oberfläche in Kräfte an den Eckknoten umgerechnet. Diese werden dann als Kräfte an den Knoten weiter berücksichtigt. Bei der Lösung ergeben sich dadurch Anteile, die auf der rechten Seite des Gesamt-Gleichungssystems eingesetzt werden.

• Vorgabe von verteilten Lasten an Element-Oberflächen, proportional zu dem lokal vorhandenen Wert der Freiheitsgrade (DOF) (Art oder Robin'sche Randbedingung):

Strukturmechanik: Vorgabe einer elastischen Bettung
Temperaturfeld: Vorgabe einer Konvektion
Im Bauwesen ist es üblich, das Tragverhalten des Untergrundes mit einer solchen elastischen Bettung (Mechanik) zu simulieren. Dabei kann auch ein Teil des Bodens modelliert und der Rand des Modells durch eine elastische Bettung gelagert werden.

Grundlagen

Noch nicht weiter ausformuliert: Gesamt-Steifigkeitsmatrix Lösung

Mit Begriffen aus der Strukturmechanik können die Terme dieser Gleichung beschrieben werden als die Steifigkeitsmatrix K, den Verschiebungsvektor u und den Last- oder Kraftvektor F. Die unbekannten Größen der Aufgabenstellung sind die Werte des Verschiebungsvektors u.

Mit Begriffen aus der Strukturmechanik können die Terme dieser Gleichung beschrieben werden als Verschiebungsvektor u, der berechnet wird aus der Inversen der Steifigkeitsmatrix K und dem Last- oder Kraftvektor F.

Andere Begriffe

Als äußerer Einfluss auf das Simulationsmodell ist neben einer Last auch eine Randbedingung anzusehen.