<< Hier Klicken, um das Inhaltsverzeichnis anzuzeigen >> Finite Elemente > Strukturbeschreibung Federelemente

Dieses Element beschreibt eine Feder zwischen zwei Knoten. Seine x‑Richtung zeigt vom ersten zum zweiten Knoten. Die z‑Richtung wird vom Benutzer definiert. Befinden sich die beiden Knoten am gleichen Ort, muss auch die x‑Richtung fest­ge­legt werden. In dem sich damit er­ge­ben­den kartesischen Koor­di­naten­system sind die sechs Komponenten der Feder definiert. Für jede der Komponenten kann eine lineare oder nicht­lineare Feder­kenn­linie festgelegt werden. Anders als bei Stäben geht der Abstand der Knoten nicht in die Steifig­keit der Federn ein.

Ist für die y- oder z‑Richtung ein Rei­bungs­ko­ef­fi­zi­ent μ definiert und für die andere der beiden Quer­richtungen der Reibungskoeffizient inaktiv kann bei einer Druckkraft Nx in der Feder maximal eine Reibkraft in Höhe von μ·Nx wirken. Sind für beide Richtungen Rei­bungs­ko­ef­fi­zi­en­ten definiert ergibt sich bei einer Druckkraft Nx in der Feder die maximale Reibkraft über die Fließfläche des Ellipsen­kegels, welcher über die beiden Rei­bungs­ko­ef­fi­zi­en­ten und die Druckkraft definiert ist. Bei einer Zugkraft in der Feder ist die Reibkraft Null. Eine Eingabe von Rei­bungs­ko­ef­fi­zi­en­ten ist nur in Verbindung mit einer nichtlineare Feder­kenn­linie für Kontakt in x‑Richtung sinnvoll.

Feder­elemente können sowohl bei statischen als auch bei dynamischen Berechnungen ver­wendet werden. Die bei der dynamischen Analyse ggf. auf­tre­ten­de Hysterese wird z.Z. nicht berück­sichtigt. Bei nicht­linearen Feder­kenn­linien ist auf eine realistische Last­zu­sam­men­stellung (siehe Last­gruppe) zu achten, da eine nach­folgende Last­fall­super­position hier­für nicht zu­lässig ist. Nichtlineare Federkennlinien können in dynamischen Berechnungen nur mit der direkten Zeit­schritt­integration berücksichtigt werden (siehe Beispiel Gekoppelter Zweimassenschwinger > Linearer Lastanstieg mit abreißender Feder).

Für die direkte Zeitschrittintegration kann zusätzlich eine viskose Dämpfung in lokaler x‑Richtung der Feder definiert werden.

Tragwerk mit Federelement

 

Eine nichtlineare Federkennlinie kann aus horizontalen und ansteigenden Abschnitten be­stehen. Ergibt sich eine Ver­for­mung ausser­halb der Definitions­grenzen der Kenn­linie, wird für diese Kom­po­nen­te von einem Ver­sagen der Feder aus­ge­gangen und daher mit einer Reaktion von 0 ge­rech­net. Zur Ver­wen­dung in anderen Trag­werken können die Kenn­linien eines Feder­elementes in der Daten­bank Igraph.dat ab­ge­speichert werden.

 

Nachfolgend sind einige mögliche Kraft-Verschiebungs-Kurven aufgezeigt: