User-Elemente mit Abaqus

Mit der Schulung können Teilnehmer finite Elemente für nichtlineares Verformungsverhalten von Festkörpern in Abaqus eigenständig implementieren. Bevor auf die Modellgleichungen der Kontinuumsmechanik näher eingegangen wird, wird die Finite-Elemente-Methode an einem Dehnstab anschaulich diskutiert. Es wird auf das Prinzip der virtuellen Verschiebung und das Galerkin-Verfahren zur Bestimmung von Näherungslösungen eingegangen. Es folgt die Darstellung von Ansatzfunktionen für die Diskretisierung des Verschiebungsfeldes mit räumlichen Hexaeder-Elementen. Es wird gezeigt, wie lokale Ansätze bezüglich des globalen Koordinatensystems abgeleitet und Integrale numerisch nach Gauss ausgewertet werden. Für Näherungslösungen von nichtlinearen Modellgleichungen wird das Newton-Verfahren vorgestellt. Abschließend erfolgt die Implementierung eines Volumenelementes in Abaqus. Neben der Element-Routine UEL, wird im Speziellen auf die User-Subroutinen UEXTERNALDB und UVARM näher eingegangen mit denen Anfangsbedingungen aktualisiert und Zustandsgrößen visualisiert werden.

Ingenieure

Grundkenntnisse der FEM und zur Programmierung sind hilfreich.

Folgende Themen werden behandelt:

• Modellgleichungen der Kontinuumsmechanik (Dynamik mit Visko-Plastizität und Verfestigung)
• Prinzip der virtuellen Arbeit / Galerkin-Verfahren
• Anwendungsgleichung des Prinzips der virtuellen Verschiebung und Diskretisierung
• Euler-Rückwärts-Verfahren und Generalisiert-Alpha-Methode zur Zeitintegration (Diskussion spektraler Radius / Phasenverschiebung)
• Gestaffeltes Newton-Verfahren (Globales dynamisches Gleichgewicht und Spannungszustand am Materialpunkt)
• Linearisierung von Modellgleichungen / Darstellung in Matrix-Vektor-Schreibweise
• Fortran-Grundlagen (Datentypen, globale Variablen, Entscheidungen und Schleifen)
• UEL, UEXTERNALDB und UVARM als Abaqus-User-Subroutinen
• Kompilieren und Einbinden von User-Soubroutines in Abaqus-Berechnungen
• Verwendung von User-Elementen - Aufbau und Modifikation von Input-Decks
• Anwendungsbeispiel: Erzwungene Schwingung eines Kragarms

3 Tage