Ein Knoten ist eine Koordinatenposition im Raum, für die Freiheitsgrade (DOFs) definiert sind. Die Freiheitsgrade für diesen Punkt stellen die möglichen Bewegungen des Punkts aufgrund der Belastung der Struktur dar. Die Freiheitsgrade stellen auch dar, welche Kräfte und Momente von einem Element auf das nächste übertragen werden. Die Ergebnisse einer Finite-Element-Methode (Verformungen und Spannungen) werden an den Knoten angegeben.
In der realen Welt wird ein Punkt in sechs verschiedene Richtungen bewegt: Verschiebung in X, Y und Z sowie Rotation um X, Y und Z. In FEM kann ein Knoten aus verschiedenen Gründen in den berechneten Bewegungen beschränkt werden. Beispielsweise ist es nicht erforderlich, für ein 2D-Element die Verschiebung außerhalb der Ebene zu berechnen. Es ist kein 2D-Element, wenn die Knoten außerhalb der Ebene verschoben werden können.
Der Freiheitsgrad eines Knotens bezieht sich darauf, welche Arten von Kräften und Beschränkungen durch den Knoten auf das Element übertragen werden. Eine Kraft, axial oder Scherung, entspricht einem Freiheitsgrad für Verschiebung. Ein Moment entspricht einem Freiheitsgrad für Drehung. Um also einen Moment um eine bestimmte Achse zu übertragen, muss der Knoten einen Freiheitsgrad für Drehung um die Achse aufweisen. Wenn ein Punkt nicht über einen Freiheitsgrad für Drehung verfügt, hat das Anwenden eines Moments auf den Knoten keine Auswirkungen auf die Analyse. Dies kann Auswirkungen darauf haben, wie zwei Teile miteinander verbunden werden. Zusätzliche Modellierung kann erforderlich sein, um sicherzustellen, dass die Verbindung zwischen den Bauteilen kein Drehgelenk erzeugt. Beispiele finden Sie unter Fehlerbehebung: Beispiele für Kontakt.
Auch das Beschränken des Knotens mit einer Randbedingung für Drehung hat keine Auswirkungen, wenn der Knoten den Moment nicht übertragen kann. Das Festlegen einer Randbedingung von Tx Ty Tz Rx Ry Rz für einen Knoten eines Quaderelements entspricht dem Anwenden der Randbedingung Tx Ty Tz. Der Knoten für das Quaderelement berechnet die Drehungen nicht.
Ein Element ist der Grundstein der Finite-Elemente-Methode. Der Typ des Elements für die Analyse hängt vom Typ des zu modellierenden Objekts und der Art der durchzuführenden Analyse ab.
Ein Element ist eine mathematische Beziehung, die definiert, wie sich die Freiheitsgrade eines Knotens auf den nächsten beziehen. Diese Elemente können Linien (Stäbe oder Balken), Flächen (2D- oder 3D-Platten und -Membranen) oder Volumenkörper (Quader oder Tetraeder) sein. Sie bezieht sich auch darauf, wie Biegungen Spannungen erzeugen.