Quaderelemente

Die elektrostatischen Quaderelemente können 4-Knoten-Tetraeder, 5-Knoten-Pyramiden oder 6-Knoten-Prismen sein, die mit der 8-Knoten-Quadern vermischt sind. Ob diese Elemente sich wie Leiter (resistives Material) oder Dielektrika (Isolatoren) verhalten, wird durch den ausgewählten elektrostatischen Analysetyp bestimmt (elektrostatische Feldstärke und Spannung oder elektrostatischer Strom und Spannung). Dreidimensionale elektrostatische Elemente dienen zur Modellierung von Einrichtungen wie Sicherungen, Übertragungsleitungen oder Porzellanisolatoren.

Parameter für Quaderelemente

Bei Verwendung von Quaderelementen müssen Sie unter Materialmodell das Materialmodell für dieses Bauteil angeben. Wenn Sie die Materialeigenschaften in allen Richtungen identisch sind, wählen Sie Isotrop aus. Wenn sich die Materialeigenschaften entlang von drei orthogonalen Achsen oder mit der Temperatur ändern, wählen Sie Orthotrop aus. Wenn sich die Materialeigenschaften mit der Temperatur ändern, wählen Sie entweder Temperaturabhängig isotrop oder Temperaturabhängig orthotrop aus.

Als Nächstes wählen Sie in Integrationsgrad den Integrationsgrad für die Quaderelemente in diesem Bauteil aus. Für rechteckig geformte Elemente wählen Sie die Option 2. Ordnung. Für leicht verformt Elemente wählen Sie die Option 3. Ordnung. Für extrem verformte Elemente wählen Sie die Option 4. Ordnung. Die Berechnungszeit für die Elementsteifheitsformulierung wächst mit der dritten Potenz des Integrationsgrads. Aus diesem Grund sollte der niedrigste Integrationsgrad, mit dem akzeptable Ergebnisse erzielt werden, verwendet werden, um die Verarbeitungszeit zu verkürzen.

Ausrichtung von Quaderelementen

Wenn das Bauteil aus Quaderelementen ein orthotropes Materialmodell verwendet, definieren Sie im Dialogfeld Elementdefinition auf der Registerkarte Ausrichtung die Ausrichtung der Materialachsen 1, 2 und 3.

Die Materialachsen für Quaderelemente sind die Achsen R, S und T. Diese Achsen werden definiert, indem Sie drei Knoten in den Feldern Ausrichtung Knoten 1, Ausrichtung Knoten 2 und Ausrichtung Knoten 3 angeben. Überprüfen Sie zunächst das Modell in der Ergebnisanzeige, um die Knotennummern zu bestimmen.

• Die R-Achse ist als der Vektor von Ausrichtung Knoten 1 zu Ausrichtung Knoten 2 definiert.
• Die S-Achse ist senkrecht zur R-Achse, liegt in der Ebene, die durch die Knoten 1, 2 und 3 gebildet wird, und befindet sich auf derselben Seite des R-Vektors wie Ausrichtung Knoten 3.
• Die T-Achse ist das Kreuzprodukt der Achsen R und S.

Abbildung 1: Ausrichtung der Materialachsen

So verwenden Sie Quaderelemente

1. Stellen Sie sicher, dass ein Einheitensystem definiert ist.
2. Stellen Sie sicher, dass das Modell einen elektrostatischen Analysetyp verwendet.
3. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Überschrift Elementtyp für das Bauteil, das als Quaderelement dienen soll.
4. Wählen Sie Quader.
5. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Elementdefinition, und wählen Sie Elementdefinition bearbeiten aus.
6. Wählen Sie unter Materialmodell das entsprechende Materialmodell für dieses Bauteil aus.
7. Klicken Sie auf OK.