Aktivierung und Deaktivierung von Elementen¶

Die Aktivierung und Deaktivierung von Elementen ist eine Funktion für die statische Strukturanalyse, mit der Bauabläufe, Schadensfortschritt und stufenweise Strukturänderungen auf Basis von Elementgruppen dargestellt werden. Diese Seite erläutert die Unterschiede zwischen festem Modus, Zeittabellenmodus und Spannungs-/Dehnungsschwellenmodus sowie deren Auswahl.

Übersicht¶

Die Aktivierung und Deaktivierung von Elementen wird mit !ELEMENT_ACTIVATION für jede Elementgruppe definiert, und die entsprechende Gruppe wird auf der Schrittseite aktiviert. In der statischen Strukturanalyse werden Elemente, die Ziel einer im Schritt nicht aktivierten Elementaktivierungseinstellung sind, als aktiv behandelt. Die Syntax zum Aktivieren von Gruppen mit einer !STEP-Datenzeile (ELEMACT, id) ist unter !STEP beschrieben. Das allgemeine Konzept der Schrittsteuerung ist unter Schrittsteuerung erläutert.

In der statischen Strukturanalyse deaktivierte Elemente tragen nicht wie normale Elemente bei und erhalten zur numerischen Stabilisierung einen Dummy-Steifigkeitskoeffizienten. Syntax und Standardwert dieses Koeffizienten sind unter !ELEMENT_ACTIVATION beschrieben.

Modus	Bestimmung des Zustands	Geeignete Anwendungen
Fester Modus	Gibt eine Elementgruppe direkt als aktiv oder inaktiv an	Bauablauf; stufenweises Hinzufügen oder Entfernen von Bauteilen
Zeittabellenmodus	Schaltet entsprechend den Werten einer mit `!AMPLITUDE` definierten Zeittabelle zwischen aktiv und inaktiv um	Analysen, bei denen Elemente entsprechend einem bekannten Zeitverlauf erscheinen oder verschwinden, z. B. beim Schweißen
Spannungs-/Dehnungsschwellenmodus	Deaktiviert ein Element, wenn der Spannungs- oder Dehnungskriteriumswert außerhalb des angegebenen Bereichs liegt	Schadensfortschritt; Näherungsmodelle mit Bruch oder Entfernung

Im festen Modus wird der angegebene Zustand angewendet, sobald die Einstellung in einem Schritt aktiviert ist. Zeittabellenmodus und Spannungs-/Dehnungsschwellenmodus aktualisieren den Elementzustand bei jedem Unterschritt.

Da für jeden Schritt unterschiedliche Elementgruppen aktiviert werden können, lässt sich im festen Modus beispielsweise ein anfänglicher Bauablauf darstellen und in einem anderen Schritt der Spannungs-/Dehnungsschwellenmodus aktivieren. Ist dasselbe Element jedoch in mehreren Elementaktivierungseinstellungen enthalten, kann sein Zustand durch eine spätere Einstellung überschrieben werden; daher sollten sich die Ziel-Elementgruppen grundsätzlich nicht überlappen.

Fester Modus¶

Im festen Modus wird die Ziel-Elementgruppe direkt als aktiv oder inaktiv angegeben. Ihr Zustand ändert sich innerhalb eines Schritts nicht automatisch in Abhängigkeit von Spannung, Dehnung oder Zeit.

Um einen Bauablauf darzustellen, bereiten Sie eine Steuerungsgruppe vor, die noch nicht errichtete Bauteile deaktiviert, und geben Sie diese Gruppe in ELEMACT für die Schritte vor der Errichtung an. Ab dem Schritt, in dem das Bauteil hinzugefügt wird, entfernen Sie die entsprechende Deaktivierungsgruppe aus ELEMACT, sodass die Ziel-Elemente als aktiv behandelt werden.

Der feste Modus ist der einfachste Modus und ermöglicht dem Anwender eine vollständige Steuerung des Elementzustands. Da er jedoch nicht automatisch in Abhängigkeit vom Lastverlauf oder von Schadenskriterien umschaltet, eignet er sich für Probleme, bei denen der Zeitpunkt der Zustandsänderung bekannt ist.

Zeittabellenmodus¶

Im Zeittabellenmodus wird der Elementzustand entsprechend dem Wert einer mit !AMPLITUDE definierten Zeittabelle umgeschaltet. Ein Tabellenwert größer als 0.5 wird als aktiv, ein Wert von 0.5 oder kleiner als inaktiv behandelt.

Dieser Modus eignet sich für Probleme, bei denen der zeitliche Verlauf des Elementzustands im Voraus bekannt ist. Beispielsweise können Fälle dargestellt werden, in denen Elemente entsprechend einem bekannten Zeitverlauf erscheinen und verschwinden, etwa wenn in einer Schweißanalyse mit fortschreitender Wärmequelle nacheinander Schweißgutelemente eingebracht werden. Mit einer Tabelle lässt sich auch eine Steuerung ausdrücken, bei der Elemente von Zeit 0 bis 1 inaktiv und ab Zeit 1 aktiv sind oder während der Analyse vorübergehend deaktiviert werden.

Wie eine Zeittabelle definiert und zusammen mit anderen Randbedingungen und Lasten verwendet wird, ist im Abschnitt zu Zeittabellen auf der Seite zu Randbedingungen und Lasten beschrieben. Die Eingabesyntax von !AMPLITUDE finden Sie unter !AMPLITUDE.

Spannungs-/Dehnungsschwellenmodus¶

Im Spannungs-/Dehnungsschwellenmodus wird Spannung oder Dehnung als Kriteriumsgröße ausgewählt, und ein Element wird deaktiviert, wenn sein von-Mises-Äquivalentwert außerhalb des angegebenen Bereichs liegt. Der Kriterienbereich wird durch eine untere und eine obere Grenze angegeben; Elemente innerhalb des Bereichs bleiben aktiv.

Dieser Modus wird verwendet, wenn Materialschädigung oder Bruch vereinfacht dargestellt werden sollen. Das Kriterium wird bei jedem Unterschritt ausgewertet, und ein Element, das außerhalb des Schwellenbereichs liegt, wechselt von aktiv zu inaktiv. Solange derselbe Spannungs-/Dehnungsschwellenmodus aktiviert bleibt, wird ein einmal deaktiviertes Element nicht erneut aktiviert; der Modus ist daher nicht zur Darstellung reversiblen Öffnens/Schließens oder einer Erholung geeignet. Soll die Schädigung in nachfolgenden Schritten irreversibel bleiben, lassen Sie dieselbe Elementaktivierungseinstellung auch in diesen Schritten aktiviert.

Wenn Spannung als Grundlage verwendet wird, wird der Kriteriumswert aus dem Spannungszustand berechnet; bei Dehnung aus dem Dehnungszustand. Stellen Sie physikalische Einheit und Größenordnung des Schwellenwerts entsprechend der gewählten Kriteriumsgröße und dem Materialmodell ein. Die Eingabesyntax finden Sie unter !ELEMENT_ACTIVATION.

Ausgabe in Analyseergebnissen¶

Der Aktivierungs- bzw. Deaktivierungszustand jedes Elements kann als Skalarwert in die Ergebnisdatei und in die Visualisierungsdaten ausgegeben werden. Dies dient dazu, deaktivierte Elemente im Postprocessing zu identifizieren.

Für die Ausgabe ist in !OUTPUT_RES (Ergebnisdatei) oder !OUTPUT_VIS (Visualisierungsdaten) der Variablenname ELEMACT mit ON anzugeben. Diese Funktion ist für statische Strukturanalysen vorgesehen und wird standardmäßig nicht ausgegeben; daher ist eine explizite Angabe von ON erforderlich.

Der ausgegebene Wert ist ein Skalar: Inaktive Elemente erhalten den Wert 1, aktive Elemente den Wert 0. Dadurch können die in jedem Schritt tatsächlich deaktivierten Elemente in einem Postprocessing-Werkzeug identifiziert werden.

!OUTPUT_RES
  ELEMACT, ON
!OUTPUT_VIS
  ELEMACT, ON

Eine Liste der verfügbaren Variablennamen finden Sie unter !OUTPUT_RES und !OUTPUT_VIS.