03.12.2012

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Fachbuch: "FEM zur Berechnung von Kunststoff- und Elastomerbauteilen"

Schon seit vielen Jahren besteht die Tendenz, auch für Midrange-CAD-Systeme integrierte FEM-Lösungen anzubieten. Einfache Einsteigerlösungen sind dabei mitunter schon aufpreisfrei im Gesamtpaket enthalten, wodurch sich die potenzielle Zahl der FEM-Anwender kontinuierlich vergrößert hat. Dies bedeutet aber auch, dass nicht immer Spezialisten mit entsprechendem Ausbildungshintergrund die Programme bedienen, sondern Konstrukteure und Entwickler die Tools für sich entdecken, um selbstständig und zeitnah Fragestellungen aus dem eigenen Aufgabenbereich zu beantworten. Gleichzeitig steigt damit auch die Zahl derer, die mit den Ergebnissen von FEM-Analysen als Grundlage für Entscheidungen konfrontiert werden. Die Handbücher der Programme setzen sich dabei meist nur mit der unmittelbaren Bedienung der Benutzeroberfläche auseinander, ohne auf die notwendigen physikalischen Hintergründe einzugehen. Diese Lücke versucht dieses Buch zu schließen, das sich speziell der Anwendungder FEM im Bereich der Kunststoff- und Elastomerbauteile verschrieben hat.

Verglichen mit metallischen Werkstoffen weisen die Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere schon im üblichen Einsatzbereich ein wesentlich komplexeres Materialverhalten auf. Der erste große Buchabschnitt behandelt daher die Eigenarten der Werkstoffe in Abhängigkeit von der Belastungsart und -dauer sowie weiteren Einflüssen wie etwa der Temperatur. Dabei wird auch darauf eingegangen, wie die notwendigen Kennwerte experimentell ermittelt und als physikalisches Modell umgesetzt werden können. Dieses Wissen ist notwendig, um im nächsten Schritt entscheiden zu können, welcheVersagensmechanismen bei dem betrachteten Bauteil zu erwarten sind. Von diesen ist abhängig, wie aus den komplexen Spannungs- und Dehnungszuständen des Teils Bemessungskennwerte abgeleitet werden können. Diese werden dann mit geeigneten experimentell ermittelten Werkstoffkennwerten verglichen, um eine Aussage über die Haltbarkeit und Funktionserfüllung des Bauteils treffen zu können. Neben physikalisch abgeleiteten Vorgehensweisen werden dabei auch praxisorientierte Abschätzungsmethoden vorgestellt, die mit relativ leicht aus Materialdatenblättern zu beschaffenden Kennwerten auskommen. Normalerweise hat der Anwender eines Programms keinen Einfluss auf die verwendeten Algorithmen und Materialmodelle. Gerade Einsteigerprogramme bieten hiermeist nur eine sehr begrenzte Auswahl, sodass es doppelt wichtig ist, die Grenzen und Einschränkungen des eigenen Programms inklusive der daraus zu erwartenden Fehlerquellen beurteilen zu können. Eine wesentlich unmittelbarere Einflussmöglichkeit auf die Qualität des Ergebnisses besteht bei der Aufbereitung und Vernetzung der Modelle. Nach einer Einführung in das grundlegende Prinzip der FEM widmet sich das Buch daher im nächsten Abschnitt den verschiedenen Elementtypen und der Frage, wie diese zur Erzielung der geforderten Genauigkeit richtig eingesetzt werden.

Abgerundet wird das gelungene Buch schließlich mit einem stark praxisorientierten Kapitel, in dem viele Tipps zur Vorbereitung, Durchführung und Auswertung einer Analyse bis hin zur Präsentation der Ergebnisse gegeben werden.

Dipl.-Ing. Manfred Popp

(aus Kunststoffe 11/2012)

Leseproben, Inhaltsverzeichnis unter: www.hanser.de/978-3-446-42124-0

FEM zur Berechnung von Kunststoff- und Elastomerbauteilen
Markus Stommel, Marcus Stojek, Wolfgang Korte
Carl HanserVerlag
München 2011
316 Seiten
129,- EUR (D)
ISBN 978-3-446-42124-0