Verschiebung
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Version vom 7. September 2011, 10:18 Uhr
engl: displacement Kategorie: Level 2 Mechanik
Bei Simulationen der Strukturmechanik treten vielfach Begriffe auf wie
- Verschiebung,
- Verdrehung,
- Verformung und
- Verzerrung.
Diese Begriffe sind nicht eindeutig und durchgehend definiert. Sie werden teilweise widersprüchlich verwendet.
Hier werden einige Anmerkungen zu diesen Begriffen aufgeführt.
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Verschiebung
Eine Verschiebung ist eine Positionsänderung von Knoten des FEM-Modells dadurch. Im allgemeinen stellen die Freiheitsgrade der Strukturmechanik Verschiebungen (Translationen) dar.
Eine Verschiebung muss nicht notwendigerweise mit Verdrehungen, Verformungen oder Verzerrungen einher gehen.
Grundlegende Simulationen gehen von kleinen Verschiebungen aus. Dies entspricht der Theorie I. Ordnung in der Mechanik. Wenn die Verschiebungen einen Einfluss auf das Tragverhalten des Bauteils haben, dann wird dies als große Verschiebungen oder Geometrienichtlinearität bezeichnet.
In der Simulation haben die Verschiebungen keinen direkten Zusammenhang mit Materialgesetzen (also eine Simulation mit großen Verschiebungen hat nichts mit Plastizität zu tun).
Verdrehung
Eine Verdrehung ist eine Drehung eines Elementes des FEM-Modells. Dies ergibt damit auch eine Verschiebung der Knoten.
Eine Verdrehung muss nicht notwendigerweise mit Verformungen oder Verzerrungen einher gehen.
Grundlegende Simulationen gehen von kleinen Verdrehungen aus. Die Simulation von großen Verdrehungen (etwa ab einer Größenordnung von einigen Grad) kann wie große Verschiebungen erfolgen, setzt aber geeignete Elementansätze voraus. Es ist also sinnvoll, im Zweifelsfall in der Beschreibung des Elementtyps nachzusehen, ob große Verdrehungen abgebildet werden können.
Verformung
Eine Verformung ist eine Formänderung eines Elementes des FEM-Modells. Dies führt zu Verzerrungen und Dehnungen im Element und Verschiebungen der Knoten.
Eine Verformung muss nicht notwendigerweise mit Verdrehungen einher gehen.
In der Simulation haben die Verformungen einen direkten Zusammenhang mit dem Materialgesetz.
Durch geeignete Materialgesetze (zum Beispiel mit Materialnichtlinearität, Plastizität) können nichtlineare und große Verformungen simuliert werden. dabei wird meistens (aber nicht notwendigerweise) auch die Berücksichtigung von großen Verschiebungen eingeschaltet.
Verzerrung
Eine Verzerrung ist eine Formänderung eines Elementes des FEM-Modells. Dieser Begriff wird im allgemeinen gleichbedeutend wie Verformung verwendet.
Verzerrung ist die übliche Bezeichnung für den Zustand, der im Material durch die Komponenten der Dehnung beschrieben wird.
