Auf kinematische 3D-Elemente wirken keine Belastungen, und sie stehen somit nicht unter Spannungen. Ansonsten verhalten sich diese Elemente wie Quaderelemente. Sie können eine Masse aufweisen, Lasten können auf ihre Knoten und/oder Flächen angewendet werden, und sie können bewegt werden. Ihr Vorteil gegenüber flexiblen Quaderelementen ist, dass sie kaum zur Größe der globalen Steifheitsmatrix beitragen.
Kinematische 3D-Elemente können verschiedene geometrische Formen aufweisen: Quader (8 Eckknoten, 6 vierseitige Seiten), Keile (6 Eckknoten, 3 vierseitige Seiten, 2 dreieckige Seiten), Pyramiden, (5 Eckknoten, 1 vierseitige Seite, 4 dreieckige Seiten) und Tetraeder (4 Eckknoten, 4 dreieckige Seiten). Mittlere Knoten sind nur selten erforderlich, sie können aber nützlich sein, wenn diese Elemente gemeinsame Grenzen mit Quader- oder hydrodynamischen 3D-Elementen haben, die mittlere Knoten aufweisen. So werden freie Knoten auf diesen Grenzen vermieden.
Bestimmung der Oberflächennummern für kinematische 3D-Elemente
Beachten Sie beim Anwenden von Lasten auf eine Oberflächennummer eines kinematischen Bauteils, dass nicht alle Modelle alle Linien auf der zu belastenden Fläche auf der gleichen Oberfläche aufweisen. Was geschieht in dieser Situation? Wenn das Modell aus einem CAD-Volumenkörpermodell stammt, erhalten alle Flächen, die mit der Oberfläche des CAD-Modells übereinstimmen, die Last, unabhängig von der Oberflächennummer der Linien. Bei handgefertigten Modellen und bei CAD-Bauteilen, die so geändert wurden, dass das Bauteil nicht mehr dem CAD-Bauteil verbunden ist, bestimmt die Oberflächennummer, die bei drei der vier Linien übereinstimmt, die eine Fläche definieren (Bereich mit vier Knoten), oder bei zwei der drei Linien (Bereich mit drei Knoten) die Oberflächennummer der Fläche.
Wählen Sie die Formulierungsmethode, die Sie für die hydrodynamischen 3D-Elemente verwenden möchten, auf der Registerkarte Erweitert im Dropdown-Feld Analyseerarbeitung aus. Mit der Option Nur nicht-lineares Material werden die Dämpfungs- und Vibrationseffekte vernachlässigt. Die Option Lagrange gesamt bezieht sich auf die anfängliche unverformte Konfiguration des Modells für alle statischen und kinematische Variablen. Die Option Lagrange aktualisiert bezieht sich auf die zuletzt berechnete Konfiguration des Modells für alle statischen und kinematische Variablen.
Wählen Sie als Nächstes die Integrationsreihenfolge für die kinematischen 3D-Elemente in diesem Bauteil im Dropdown-Feld Integrationsreihenfolge aus. Wählen Sie für rechteckig geformte Elemente die Option zweitrangig aus. Für leicht verformte Elemente wählen Sie die Option3. Ordnung. Für extrem verformte Elemente wählen Sie die Option 4. Ordnung. Die Berechnungszeit für die Formulierung der Elementsteifigkeit erhöht sich mit der dritten Potenz der Integrationsreihenfolge. Aus diesem Grund sollte die niedrigste Integrationsreihenfolge, die zu akzeptablen Ergebnissen führt, verwendet werden, um die Verarbeitungszeit zu verkürzen.
Damit für die kinematischen 3D-Elemente in diesem Bauteil mittlere Knoten aktiviert werden, wählen Sie im Dropdown-Feld Mittlere Knoten die Option Einbezogen aus. Wenn diese Option aktiviert ist, werden für kinematische 3D-Elemente zusätzliche Knoten in der Mitte jeder Kante definiert. (Bei Netzen von CAD-Volumenkörpermodellen folgen mittlere Knoten der ursprünglichen Krümmung der CAD-Oberfläche, abhängig von der gewählten Option, bevor das Netz erstellt wurde. Bei handgefertigten Modellen und geänderten CAD-Modellnetzen befindet sich der mittlere Knoten in der Mitte zwischen Eckknoten.) Dadurch wird ein kinematisches 3D-Element mit 8 Knoten zu einem kinematischen 3D-Element mit 20 Knoten. Ein Element mit mittleren Knoten führt zu genaueren berechneten Abstufungen. Elemente mit mittleren Knoten verlängern die Verarbeitungszeit. Wenn das Netz ausreichend klein ist, wird mit den Mittelknoten u. U. kein wesentlich genaueres Ergebnis erzielt.