Einheiten und FEM

Was rein geht, kommt auch raus…

Es wird oft gefragt, welche Einheiten die Ergebnisse der FEA haben. Bei vielen FEM-Programmen wird im Postprozessor keine Einheit angezeigt, was auch sinnvoll ist. Denn in der Finiten-Elemente-Analyse gilt der Grundsatz der Einheitenkonsistenz. Aber was heißt das nun genau?

Die Berechnungen der FEA laufen einheitenlos ab, d. h. weder Solver noch Postprozessor achten auf Einheiten. Sie gehen davon aus, dass der Benutzer die Eingabedaten konsistent aufbereitet und ihnen zur Verfügung stellt. Im Endeffekt bist Du als Benutzer derjenige, der die Einheiten der Ergebnisse bestimmt – und zwar durch die Einheiten deiner Eingabedaten.

An einem kurzen Beispiel erklärt: Du verwendest vorgefertigte Materialdaten, z. B. in Z88Aurora, welche im Einheitensystem N / mm / t angelegt sind, also Newton als Kraft, Millimeter als Längeneinheit und Tonne als Gewichtseinheit. Daher ist auch der E-Modul in N/mm² angegeben und folglich werden Kräfte in Newton und Drücke in MPa (= N/mm²) erwartet. Die Ergebnisse bestehen dann aus Verschiebungen in mm, Knotenkräften in N und Spannungen in N/mm².

Hierbei gilt immer:

• Krafteinheit = Masseneinheit * Beschleunigungseinheit (hier: Erdbeschleunigung g)
• Beschleunigungseinheit = Längeneinheit / Zeiteinheit²
• Dichteeinheit = Gewichtseinheit / Längeneinheit³

Folgende Tabelle verdeutlicht das Ganze am Beispiel von Baustahl und hilft dir, die passenden Einheiten auszuwählen:

Weiterhin viel Spaß mit der Finiten-Elemente-Analyse! Jetzt kann ja quasi nichts mehr schief gehen 🙂