Energiegrößen
Wie Formänderungsenergie und energiebasierte Fehlerabschätzung Ihnen bei der Bewertung der Ergebnisqualität helfen.
Formänderungsenergie
Die Formänderungsenergie ist die gesamte elastisch gespeicherte Energie im verformten Körper. Sie entspricht der Arbeit, die von den aufgebrachten Lasten verrichtet wird:
U = ½ · F · u
Dabei ist F die aufgebrachte Kraft und u die Verschiebung am Lasteinleitungspunkt (bei einer Einzellast).
Die Formänderungsenergie ist nützlich für:
- Vergleich der Steifigkeit von Designvarianten (geringere Formänderungsenergie = steifere Struktur bei gleicher Last)
- Prüfung der Energiebilanz als sekundäre Plausibilitätsprüfung
- Identifikation der Bereiche, die die meiste strukturelle Arbeit tragen
Formänderungsenergie
Dr.Q liefert die gesamte Formänderungsenergie des Modells. Sie ist ein nützlicher Einzelwert zum Vergleich von Designvarianten bei gleicher Last — eine steifere Struktur speichert weniger Formänderungsenergie. Allgemein gilt: Bereiche, in denen sich Energie konzentriert, tragen die meiste strukturelle Arbeit und sind dort, wo Gewichtsreduktion am teuersten ist (die Idee hinter der Topologieoptimierung).
Energiebasierte Fehlerabschätzung
Manche Solver liefern einen Fehler in der Energienorm, ein globales Maß für die Lösungsqualität. Ein hoher Fehler in der Energienorm deutet darauf hin, dass das Netz zu grob ist, um die Spannungsgradienten korrekt aufzulösen. Netz in den Bereichen mit hohem Fehler verfeinern und neu rechnen.
Wenn Sie zwei Designvarianten vergleichen, vergleichen Sie deren Gesamtformänderungsenergie unter derselben Last. Bei sonst gleichen Bedingungen ist die steifere Variante (geringere Energie) die strukturell bessere Wahl.