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FINITE-ELEMENTE-BERECHNUNG (FEM)

Bild mit freundlicher Genehmigung von Briggs Automotive Company Ltd.

Finite-Elemente-Berechnung

Die Finite-Elemente-Berechnung (auch Finite-Elemente-Methode oder FEM-Berechnung) ist ein computergestütztes Verfahren zur Lösung unterschiedlicher physikalischer Aufgabenstellungen, z. B. der Festigkeits- und Verformungsberechnung von Bauteilen und Strukturen aller Art. Mit FEM kann man berechnen, wie ein Produkt auf reale Bedingungen reagiert, etwa auf bestimmte Kräfte, Schwingungen, Temperaturen und andere physikalische Einwirkungen. Die Finite-Elemente-Berechnung ermöglicht Prognosen, ob ein Produkt im praktischen Einsatz brechen, verschleißen oder wie geplant funktionieren wird.

Bei der FEM-Berechnung wird ein reales Objekt in Tausende bis Hunderttausende von kleinen „finiten Elementen“ zerlegt, beispielsweise in kleine Würfel. Mithilfe mathematischer Gleichungen werden zunächst die Eigenschaften der einzelnen Elemente errechnet; dann fasst der Computer die Eigenschaften der einzelnen Elemente zusammen und berechnet daraus das Verhalten des gesamten Objekts.

Die Finite-Elemente-Berechnung kann das Verhalten von Produkten unter einer Vielzahl von physikalischen Einflüssen vorhersagen, darunter:

  • Verformung und mechanische Spannung
  • Mechanische Schwingung
  • Materialermüdung
  • Kinematische und dynamische Bewegung
  • Temperaturverteilung und Wärmespannung
  • Gas- und Flüssigkeitsströmung
  • Elektrostatik
  • Kunststoffspritzguss (Englisch)

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