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    • 专利摘要:
    Mittels eines Partitionisierungsplans für einen Umlenkkörper wird die Erzeugung dreidimensionaler Hexaedervernetzungen mit finiten Elementen für lokale Besonderheiten in Bauteilen bei kompatibler Einbettung des Einbettungskörpers in die Globalvernetzung ohne vorherige Berücksichtigung der lokalen Besonderheit und ohne Berücksichtigung von besonderen Formulierungen für heterogene Elementanschlüsse ermöglicht. Die lokalen Besonderheiten, wie beispielsweise Defekte oder Konstruktionsdetails, werden in einen Einbettungskörper eingebettet. Die Kontur des Einbettungskörpers wird an den vorbereiteten Stellen in das Bauteil eingesetzt und mit dem Globalnetz verbunden. Der Einbettungskörper besteht je nach lokaler Gegebenheit aus mehreren Körpern, die mittels CAD-Techniken partitioniert werden. Damit wird eine beliebig feine lokale Vernetzung erstellt und dreidimensional so gelenkt, dass sie sich nur auf den Einbettungskörper beschränkt und die Globalvernetzung nicht zerstört. Der Einbettungskörper lässt sich in die Globalvernetzung einbetten. Die Feinheit und Regelmäßigkeit der Hexaedervernetzung bzw. die Anzahl der Elemente kann insbesondere bei Defekten unabhängig von der Globalvernetzung gezielt gesteuert werden. Durch die bausteinartige Zusammenstellung von vorgefertigten Körpern ist ferner eine standardisierte Vorgehensweise möglich.
    公开号:DE102004010546A1
    申请号:DE200410010546
    申请日:2004-03-03
    公开日:2004-09-23
    发明作者:Alfred Cornec；Wernfried Schoenfeld
    申请人:Cornec Alfred Dr-Ing；Schonfeld Wernfried Dipl-Ing；
    IPC主号:G06F17-50
    专利说明:
    [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahrenzur Erstellung und Vernetzung von Einbettungskörpern mit lokalen Besonderheiten,wie Defekten oder Konstruktionsdetails, für strukturmechanische Finite-Element-Analysenmit einer beliebigen und regelmäßig angeordnetenNetzverfeinerung im Bereich von lokalen Besonderheiten, bestehendaus hexaederförmigenElementen, und einer feinen Vernetzung, die ausschließlich aufden Einbettungskörpermit einer lokalen Besonderheit konzentriert ist, mit der die Konzentrationder Feldgrößen genauerfaßtwird, und einer kompatiblen Anbindung der Vernetzung des Einbettungskörpers ander in der Globalvernetzung vorgesehen Stelle ermöglicht,sowie einer systematischen und standardisierbaren Vernetzung durchZusammenstellen vorgefertigter kubischer Einzelkörper. Ferner betrifft sie eineVerwendung eines derartigen Verfahrens.
    [0002] Die Theorien zur Formulierung physikalischerSachverhalte führenin der Regel auf mehrdimensionale Randwert- bzw. Anfangswertaufgaben, diedurch ein System von Differential- bzw. Integralgleichungen beschriebenwerden. Finite Berechnungsverfahren sind Verfahren, mit denen dieseDifferential- bzw. Integralgleichungen numerisch gelöst werdenkönnen.Neben anderen Methoden kommt hierbei die Finite-Element-Methodeals numerisch basierendes Berechnungsverfahren zum Einsatz. DieFinite-Element-Methode ist ein Gebietsverfahren, mittels dem dasstrukturmechanisch zu untersuchende Bauteil in finite Elemente zerlegtwird. Für daseinzelne Element wird der mechanische Sachverhalt formuliert. Über Knotenwird die Kopplung zu den angrenzenden Elementen durchgeführt. ProElement baut sich somit eine Gleichungszeile des Gleichungssystemsauf, welches je nach Problemstellung den Rand- bzw. Anfangsbedingungenanzupassen ist.
    [0003] Die Anwendung der finiten Elementmethode läuft üblicherweisein folgenden drei Schritten ab: Einen Aufbereitungsschritt zur Idealisierungder zu berechnenden Struktur eines Bauteils, einen Berechnungsschrittzur numerischen Bestimmung der in der Struktur auftretenden Verformungen,Spannungen, Dehnungen, Stabilitätsgrößen unddynamischen Lasten, und einen Auswerteschritt zur Darstellung derErgebnisse. In dem Berechnungsschritt werden bei der Finiten-Element-Methodeallgemein auf der Basis einer Vielzahl von finiten Elementen, dieim Vorverarbeitungsschritt zur Idealisierung der zu berechnendenStruktur in einer räumlichenAnordnung definiert worden sind, Symmetriematrizen und zusammenmit den äußeren Kräften Lastmatrizengebildet, um daraus Verschiebungsgrößen an den Knotenpunkten dergewähltenfiniten Elemente zu berechnen. Diese Systemmatrizen werden dabeiaus sogenannten Elementmatrizen zusammengesetzt, d.h. aus Matrizen,die aus jedem einzelnen zur Idealisierung der Struktur verwendetenfiniten Element ermittelt werden.
    [0004] Bei den meisten bisher bekanntenVerfahren werden fürdie finiten Elemente unterschiedliche geometrische Formen und kinematischeFormulierungen verwendet. Als geometrische Formen können dabeiScheibenelemente, Plattenelemente, Schalenelemente, Stäbe oderBalken oder auch Volumenelemente verwendet werden. Die Auswahl derentsprechenden geometrischen Elementformen erfolgt in Abhängigkeitvon der Gestalt und der mechanischen Funktion des zu idealisierendenBauteils. Dabei werden beispielsweise bei schlanken Bauteilen Balken oderStäbe alsfinite Elemente verwendet, während beiflächigenBauteilen Scheiben, Platten oder Schalen verwendet werden. Die Auswahlder jeweiligen geometrischen Formen steht im Ermessen des Benutzers.In vielen Fällenstellt sich erst nach Durchführungeines Berechnungsdurchlaufes bzw. nach Analyse der Ergebnisse, insbesonderenach Vergleich mit Versuchsergebnissen heraus, wie sich die Qualität der Idealisierungdes Bauteils in den Ergebnisse auswirkt. In vielen Fällen isteine nochmalige verbesserte Idealisierung der Struktur nötig, diejedoch wiederum manuell aufgrund qualitativer Bewertungen der Berechnungs-und Versuchsergebnisse zu erfolgen hat. Diese bekannten Verfahrennach dem Stand der Technik sind somit sehr aufwendig, um die Berechnungsergebnissezu perfektionieren. Die Qualitätder erreichbaren Genauigkeit ist jedoch begrenzt und bleibt letztlichbenutzerabhängig.
    [0005] Durch die insgesamt enormen Fortschritte beiden numerischen Methoden ist insbesondere der Einsatz der Finiten-Element-Methodezu einem unverzichtbaren Bestandteil für die Modellierung und Simulationvon komplexen ingenieurwissenschaftlichen Vorgängen herangewachsen. Insbesonderehat sich die Finite-Element-Methode bei strukturmechanischen Festigkeitsuntersuchungenvon Bauteilen bewährt.Hierfürwurden zahlreiche kommerzielle Programmsysteme für die Anwendung der Finite-Element-Methodeentwickelt, die spezielle Lösungsalgorithmenund Elementbibliotheken standardmäßig enthalten. Aktuell werdenin vielen Branchen, wie z.B. im Automobilbau, die Bauteile oder auchgrößere Bauteilgruppenvollständigund im Detail realgetreu abgebildet. Der meist aufwendigste undschwierigste Teilschritt bei der Anwendung der Finiten-Element-Methodeist die räumlicheVernetzung eines Bauteils mit finiten Elemente. Wenn ein BauteilRisse oder allgemeine Defekte (z.B. Hohlräume, Einschlüsse, Kerbenetc.) enthält,wird die Vernetzung mit finiten Elementen sehr schnell kompliziertund aufwendig und ist in der Regel nur noch von Spezialisten zu bewältigen.Dies liegt an der Besonderheit von lokalen Singularitäten undder werkstoffmechanischen Beschreibung der Versagenseinleitung und-ausbreitung. Die genaue Bestimmung derartiger Feldgrößen erfordertein lokal sehr fein abgestimmtes finites Elementnetz, im Gegensatzzum globalen Netz des gesamten Bauteils. Ferner gibt es Problemebei der Vernetzung von Konstruktionsdetails, wie z.B. geschweißte Anschlüsse, Durchdringungenetc. an oder in einem Bauteil. Standardmäßig werden sogenannte "Freivernetzer" eingesetzt, dieauf einer Vernetzung von tetraederförmigen Elementen basieren. Damitsind die meisten Bauteile dreidimensional vernetzbar. Diese Artder Freivernetzung besitzt die Nachteile einer gezielten Netzsteuerungund einer nicht ausreichenden Netzqualität für Singularitäten, dielokal sehr feine und möglichstregelmäßige Netze benötigen. Außerdem bereitetdie Auswertung der Feldgrößen entlangvon fest vorgegebenen Linien Probleme, insbesondere entlang vonRissfronten. Somit sind die Tetraederelemente nicht für alle konstitutivenModelle, insbesondere bei Schädigungsmodellen,geeignet.
    [0006] Als weitere Art der Vernetzung bietensich hexaederförmigeElemente mit höherwertigenAnsatzfunktionen an, wobei allgemein einsetzbare Freivernetzer vonHexaedern bislang nur fürFlächen ohneEinschränkungverfügbarsind. So sind beispielsweise Hexaeder-Freivernetzer bekannt, die vom Netzauf einer freien Bauteiloberflächeausgehend ins Bauteilinnere wachsen. Hierbei gibt es signifikanteEinschränkungen,bei der die allgemeine Anwendbarkeit nicht erfüllt ist, z.B. wenn die dreidimensionaleVernetzung ins Bauteilinnere nicht beliebig frei wachsen kann.
    [0007] Allgemein besteht bei der Vernetzungmit finiten Elementen das Problem, dass einerseits in einem lokalenBereich des Bauteils kleine Elemente vorhanden sein sollen und andererseitsim ungestörtenglobalen Bereich wesentlich größere Elemente ausreichendsind. Dies führtbei komplexen Bauteilformen zu Konflikten, da die sehr kleinen Elemente nurin endlich abgestuften Schritten vergrößert werden können, wobeidie Größe der Globalvernetzung nurlangsam erreicht wird. Bei vielen benachbarten Rissen oder Defektenim Bauteil kann die Vernetzung mit finiten Elementen letztlich nurnoch mit vielen kleinen Elementen über einen großen Bereichdes Bauteils erreicht werden.
    [0008] Fürdie Bestimmung von Beanspruchungen an lokalen Besonderheiten einesBauteils, beispielsweise Risse, Defekte, Verbindungen, für die Versagensbewertungmittels Bruch- undSchädigungsmechanikist deshalb eine hochwertige Vernetzung nötig. Für die Vorhersage des Bruchvorgangsin einem Bauteil bis zum endgültigenAusfall könnenfolgende Parameter verwendet werden, die jeweils auch experimentellzu bestimmen sind: K-Faktor (KI, KII, KIII) (für elastischesWerkstoffverhalten, J-Integral (für elastisch-plastisches Werkstoffverhalten), C*-Integral(für visko-plastischesMaterialverhalten), CTOD (als allgemeine Rissspitzenverschiebung), δ5 (alsRissspitzenverschiebung mit standardisierten Meßsystem), Δa (Rissausbreitung), hydrostatischeSpannung σh (fürduktiles Hohlraumwachstum) und Hauptspannung σI (für Sprödbruch).Diese Größen lassensich nur mit einem hinreichend feinen Netz mit finiten Elementenrealitätsgetreubestimmen. Fürdie Bestimmung von lokalen Spannungen und Dehnungen ist dies vonentscheidender Bedeutung.
    [0009] Fürdie globale Vernetzung homogener Bauteile stehen derzeit ausreichendgute Vernetzungstechniken bzw. Programmsysteme zur Verfügung. Nebenden Freivernetzern bzw. in Kombination mit ihnen erfolgt die Vernetzungdurch individuelle Techniken, z.B. mittels manuell gesteuerten Partitionierungen.
    [0010] Unbefriedigend ist dagegen bei denmeisten der bislang bekannten Verfahren die Vernetzung bei der Berücksichtigungvon lokalen Besonderheiten wie Defekte oder Konstruktionsdetails.Hierfürwerden in der Regel hochfeine und regelmäßige Vernetzungen zum Erhaltvon genauen Feldgrößen, insbesonderebei Trennvorgängenin Werkstoffen benötigt, dieunmittelbar an der Zuverlässigkeitder Bauteilbewertung beteiligt sind.
    [0011] Der notwendige Feinheitsgrad derlokalen Vernetzung und ihre Vergröberung zur globalen Vernetzungist nicht eindeutig vorbestimmt und bedarf zunächst der Erfahrung durch denAnwender und lässtsich durch mehrere Variationen von Vernetzungen überprüfen. Von daher stellt die systematische Steuerungder Netzverfeinerung eine zentrale Anforderung dar. Bisher kommenfür dieVernetzung von lokalen Besonderheiten in einem Bauteil verschiedeneTechniken zur Anwendung: a) Die Freivernetzungkann fürlokale Besonderheiten grundsätzlicheingesetzt werden. Auf die Grenzen dieser Vernetzungstechnik wurdebereits hingewiesen, so dass diese hier nicht weiter ausgeführt wird.Insbesondere gelten dafüreinschränkenddie unregelmäßigen Vernetzungen auchan den wichtigen, versagensrelevanten Stellen der Feldgrößen. b) Manuelle Techniken beschränkensich in der Regel auf übersichtlicheBauteilgeometrien und auf Hexaedervernetzungen, bei denen eine Netzvergröberung durchsystematisch aufgebaute Elementgruppen und deren Vervielfältigungerreicht wird. Bei dreidimensionalen Vernetzungen mit lokalen Besonderheitenwird dem Anwender allerdings ein hohes Maß an räumlicher Vorstellung abverlangt.Eine wesentliche Einschränkung hierbeibesteht darin, dass eine Vernetzung im Nachhinein nicht mehr problemlosverändertwerden kann. c) Bei der Submodelltechnik wird die lokale Besonderheit ineinem Globalnetz zunächstnicht berücksichtigt.Stattdessen wird ein Einbettungskörper um die lokale Besonderheitmit einer entsprechend feinen Vernetzung bestimmt, wobei die Anschlussflächen derfreien Oberflächenvon der feinen Vernetzung durchstoßen werden. Der Einbettungskörper wirdhierbei nicht in das Globalnetz eingesetzt, stattdessen werden aufden freien Außenrändern dieRandbedingungen aus der Rechnung der Globalvernetzung in einem hinreichendenAbstand von der lokalen Besonderheit angebracht und die Feldgrößen im Einbettungskörper externin einer gesonderten Rechnung bestimmt. Hierbei stellt die An der übertragenenRandbedingungen auf den Außenflächen keineallgemeingültigzuverlässigeVorgehensweise dar. Bei größeren lokalenBesonderheiten stellt die Vernetzung trotz der freien Oberflächen einnennenswertes Problem dar. Zum anderen werden zwei unterschiedlicheNetze und Rechnungen benötigt. d) Die derzeit fortgeschrittenere Technik der heterogenen Netzanbindungenist die Verwendung von Kopplungsformalismen, die programmspezifischzur Verfügunggestellt werden. Zwischen den zu verbindenden Knoten werden kinematischeKopplungen verwendet, so dass fürdie Knoten von kleinen und großenElementen auf einer Verbindungsfläche der gleiche kinematischeZusammenhang gilt. Die fortgeschrittendste Technik ist hierbei diesogenannte "Multi-Point-Constraint" Methode. Sie ersetztpraktisch die frühereingeführteneinfacheren Kopplungsmechanismen, wie den "Bonded Contact" der wie eine starre Klebefläche wirktoder die "Constraint-Equations", die z.B. nichtfür große Verformungengültigsind. Den Kopplungstechniken ist gemeinsam, dass bei ihnen eineunbestimmte künstlicheSteifigkeit (Randbedingung) in das Gesamtsystem eingebracht wird,was insbesondere fürdie Übergänge einersehr feinen Vernetzung zur einer wesentlich gröberen Globalvernetzung gilt.Bei bereichsweise abgestufter Netzverfeinerung können die Übergänge zwar gemildert werden,jedoch nimmt dadurch der Beitrag zur künstlichen Steifigkeit zu. Zudemerfolgt die Vernetzung der Einbettungskörper mit der lokalen Besonderheit üblicherweise mitder Technik von Freivernetzern, die den vorgenannten spezifischenEinschränkungenunterliegen, insbesondere bei Berücksichtigung von hohen Konzentrationenin den Feldgrößen. e) Bei der Translationstechnik wird ein Netzbereich in einerSchnittflächedurch die lokale Besonderheit erstellt. Diese vernetzte Fläche wird anschließend translatorisch,d.h. gerade, geknickt oder gekrümmt,dreidimensional durch das Bauteil geführt. In Translationsrichtungwird die an der freien Schnittflächedes Einbettungskörperserzeugte Vernetzung währendder Translation beibehalten, kann dabei nur relational verändert, d.h. gestrecktoder gestaucht werden, wobei in Translationsrichtung beliebige Unterteilungenvorgenommen werden können.Hierbei besteht zunächstdas Problem der Netzgestaltung auf der Schnittfläche des Einbettungskörpers wenndie feine Vernetzung um die lokale Besonderheit kompatibel, d.h.stetig differenzierbar in den Elementübergängen, mit der Globalvernetzungverbunden sein soll. Vorzugsweise bei dünnwandigen Bauteilen mit nahebeieinanderliegenden freien Oberflächen können mit dieser Technik noch auf übersichtlicheWeise Einbettungskörperbereitgestellt werden. Bei der Translationstechnik kann eine Schnittfläche auchrotieren bzw. mehrfach geknickt umgelenkt werden. Wenn in dieser Schnittfläche fächerförmige Übergangssegmente zuden Globalelementen auf den außenliegenden Seitenvorgesehen sind, so werden diese bei der Drehung trichterförmig ausgeführt unddie Vernetzung in den Übergangssegmentendurchdringen sich orthorombisch im gesamten durch die Rotation bzw.Translation generierten kubischen Körper. Dann ist jedoch keinezusätzlicheFeinvernetzung entlang der Drehrichtung mehr möglich, da der dafür notwendigeBereich bereits die bei der Rotation entstehende Globalvernetzungin den trichterförmigenSegmeten auch die anschließendenBereiche des kubischen Körperbesetzt.
    [0012] Insgesamt ist festzustellen, dasdie mit den bereits bekannten Verfahren erstellbaren Einbettungskörper nichtalle die Kriterien einer uneingeschränkten Anwendbarkeit genügen, wasinsbesondere fürdie Steuerbarkeit der Netzverfeinerung und deren Aufteilung gilt.Bei einer Hexaedervernetzung dürfendie Elemente im Einbettungskörpernicht extrem schlank ausgeführtwerden.
    [0013] Die Verwendung von Einbettungskörpern als einvorteilhaftes Vernetzungsprinzip wurde bereits in der nachfolgendaufgeführtenLiteratur vorgeschlagen und an Hand einfacher Beispiele vorgestellt: – A.Cornec, W. Schönfeld,U. Zerbst, "FiniteElement Analyse füringenieurmäßige Fehlerbewertungsverfahren:Verifizierung am Rohrknoten fürden ESIS TC 1.2 Round Robin".31. Tagung des DVM-Arbeitskreises Bruchvorgänge, 24.–25. Feb. 1999, Darmstadt, DeutscherVerband fürMaterialforschung und -prüfunge.V., S. 263–275,1999. – A.Cornec, W. Schönfeld,W. Brocks, K.-H. Schwalbe, "Fehlerbewertungvon geschweissten bi-metallischen Rohrkomponenten – Vorhersagemit ETM und FEA",33. Tagung des DVM-Arbeitskreises Bruchvorgänge, 20.–21. Feb. 2001, Paderborn,Deutscher Verband fürMaterialforschung und -prüfunge.V., S. 297–321,2001. – W.Brocks, "FEM-Analysenvon Rissproblemen bei nichtlinearem Materialverhatlen". DVM-Weiterbildungsseminar „Anwendungnumerischer Methoden in der Bruchmechanik", 18. Febr. 2002, Internal ProgressReport "TechnicalNote GKSS/WMS/02/01", GKSS-ForschungezentrumGeesthacht GmbH.
    [0014] Hierbei werden Einbettungskörper vorgestellt,die lokale Besonderheiten enthalten und in einer Globalvernetzungeinbettet sind. Allerdings gilt hierfür einschränkend, dass in diesen Ausführungen diegewählteVorgehensweise auf der vorangehend beschriebenen Translationstechnikbasiert, die hinsichtlich einer allgemeingültigen Anwendbarkeit bei dreidimensionalenVernetzungen Einschränkungen unterliegt.So stellen zwar die bisher dargestellten Einbettungskörper für durchgehendeRisse zwischen zwei gegenüberliegendenOberflächenzunächst dreidimensionaleEinbettungskörperdar, dennoch handelt es sich um eine einfache Hintereinanderreihung(Translation) von ebenen Netzen, ausgehend von einer vorgegebenenSchnittfläche,und löstso kein wirkliches dreidimensionales Vernetzungsproblem in einemeingegrenzten Volumen. Dies trifft auch auf die Rotation der Vernetzungsrichtungz.B. bei Oberflächenrissenzu, wie sie bei dünnwandigen, scheibenartigenBauteilen mit nahe beieinanderliegenden freien Oberflächen angewandtwurde, die einen freien Austritt der Vernetzung auf der Oberfläche erlauben.
    [0015] Trotz der Beschränkung auf Vernetzungen mitlokalen Besonderheiten ist in den veröffentlichten Darstellungenkeine breite Verwendung von den hier vorausgesetzten Einbettungskörpern zufinden.
    [0016] Bei einem weiteren bekannt gewordenen Verfahrenliegt ein Schwerpunkt auf der numerischen Berechnung des zyklischenRissfortschritts unter quasi elastischen Beanspruchungsbedingungen.In einem speziellen Programmsystem werden dabei problemspezifischerstellte Einbettungskörpermit Rissen verwendet, bei denen sich zum einen die Rissfront imEinbettungskörperselbst bewegen kann, und andererseits der Einbettungskörper als ganzeEinheit im Globalnetz in dreidimensionaler Rissausbreitungsrichtungschrittweise bewegt wird, beides gesteuert mittels eines Bruchkriteriumsfür elastischeBeanspruchungsbedingungen. Die Einbettungskörper werden bei diesem bekanntenVerfahren mit den Mitteln nach dem vorgenannten Stand der Technikerstellt Bei der Verwendung von Kopplungsmechanismen wird allerdingsdie lokale Vernetzung nicht als Einbettungskörper im Sinne der hier vorausgesetztenAuslegung verstanden, sondern als eine standardmäßig ausgeführte feine Vernetzung in einembegrenzten Volumen, die inkompatibel an die Globalvernetzung stößt und dortdurch Kopplungsformalismen mit der Globalvernetzung verbunden wird. DieEinschränkungenhierzu wurden an vorausgehender Stelle bereits dargelegt.
    [0017] Daneben sind individuelle, sog. "handgemachte" Einbettungskörper mitNetzverfeinerung für überschaubaredreidimensionale Fälle,wie z.B. bei einem Durchriss in einer dünnen Scheibe oder Platte, bekanntgeworden.
    [0018] Ferner werden bereits Einbettungskörper verwendet,die auf der Basis der Translationstechnik erstellt wurden. Dabeiwerden typischerweise die Rissfronten durch einen Torus umschlossen.Die umgebenden Teile des kubischen Körpers werden bei der Translationdes Torus so mitgeführt,dass trichterartig Übergangssegmentezur Anbindung an die Globalvernetzung entstehen. Bei diesen bekanntenEinbettungskörpernunterliegt jedoch die feine Vernetzung entlang der Rissfront wesentlichenEinschränkungenbezüglicheiner verallgemeinerbaren Anwendung. So kann die Vernetzung desTorusquerschnitts mit der zentralen Rissfront nur in einer radial-zentrischenVernetzung ausgeführtwerden. Dabei entstehen an der Rissfront dreieckförmige Elemente,die einschränkendnur fürelastische Spannungssingularitätengeeignet sind. Fürplastische Beanspruchungen verwendet man andere Vernetzungen.
    [0019] Angesichts dieses Standes der Technikstellt die Erstellung einer Netzverfeinerung mit schnellem und gleichzeitigkompatiblen Übergangzur Globalvernetzung, die bekannten Vernetzungskriterien nicht verletzt,und mit der die anwachsende Anzahl von Elementen bzw. Freiheitsgradendurch lokale Besonderheiten möglichstniedrig gehalten wird, immer noch ein Hindernis dar. Die Bedeutungder Vernetzung liegt neben dem Zeitfaktor der Erstellung auch darin,möglichstviele Ingenieuraufgaben sowohl mit technisch als auch finanziellverfügbarem Einsatzrealitätsnahanalysieren zu können.
    [0020] Aufgabe der Erfindung ist es, einVerfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem diedreidimensionale feine und globale Vernetzung eines kubischen (würfelförmigen)Körpersuneingeschränktmit Hexaedernelementen möglichist, und dabei eine beliebig feine und regelmäßige Hexaedervernetzung inder unmittelbaren Umgebung der lokalen Besonderheit möglich ist,um die Feldgrößen zuverlässig bestimmenzu können,wobei die Vernetzung keinen Einschränkungen bei einer Verallgemeinerungdes Verfahrens unterliegen soll und auch für ausgedehnte lokale Besonderheiten,beispielsweise Konstruktionsdetails, verwendbar ist und in vielen Anwendungsbereicheneinsetzbar ist.
    [0021] Weitere Aufgabe der Erfindung istes, eine Verwendung fürein derartiges Verfahren anzugeben.
    [0022] Die erste Aufgabe wird erfindungsgemäß durchein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1erfüllt.
    [0023] Die Erfindung regelt die Erstellungeines Einbettungskörpersdurch einen erfindungsgemäßen Partitionierungsplanfür einenkubischen Körperals kleinster Baustein des Einbettungskörpers, wobei der Partitionierungsplansich nicht mit bekannten Techniken herleiten lässt. Der kubische Körper wirdspeziell als Umlenkkörperbezeichnet, weil die Partitionierung des Umlenkkörpers so gelöst ist,dass Außen-und Innensegmente erstellt und derart weiterpartitioniert werden,dass die dadurch entstehenden Teilkörper bzw. deren Oberflächen geometrischso aufeinander abgestimmt sind, dass sie selbsttätig den Prozess der kompatiblenElementauffüllung über ihrejeweiligen Seitenflächensteuern bis der Umlenkkörpervollständigaufgefülltist.
    [0024] Mit dem Partitionierungsplan desUmlenkkörpersist der Vernetzungsaufbau fest vorgegeben, wobei nur die relationaleForm der Teilstückezueinander veränderbarist.
    [0025] Durch die Einführung eines Innensegments imUmlenkkörperist die Feinvernetzung nicht eingeschränkt.
    [0026] Durch die Verwendung eines Umlenkkörpers können auchausgedehnte Einbettungskörperdurch Zusammenstellen mehrerer kubischer Körper erstellt werden.
    [0027] Die Lösung der weiteren Aufgabe erfolgt durcheine Verwendung gemäß dem Kennzeichen desPatentanspruchs 5.
    [0028] Die Erfindung enthält den Grundgedanken, dieVernetzung von lokalen Besonderheiten, z.B. Defekte in Form vonEinschlüssen,Rissen oder Hohlräumenoder ganze Konstruktionsdetails z.B. bei einer Schweißverbindung,durch einen Einbettungskörperzu umschließen,bei dem sich die feine Vernetzung der lokalen Besonderheiten nurauf den Einbettungskörperbeschränkt,und in dem sich die Vernetzung von Globalstruktur und Lokalstrukturunabhängigvoneinander aufbereiten lässt.
    [0029] Der Einbettungskörper selbst kann aus einemoder mehreren Bausteinen bestehen. Um den vorgefertigten Einbettungskörper indas Globalnetz eines Bauteils an einer gewünschten Stelle einzusetzen,ist nur ein entsprechender Ausschnitt in der Globalvernetzung vorzusehenbzw. herauszutrennen.
    [0030] Wichtigster Baustein des Einbettungskörpers istein kubischer Körper,der in der Erfindung als Umlenkkörperspezifiziert ist, und der erfindungsgemäß dafür sorgt, dass die feine Vernetzungim Einbettungskörpernicht nach außenin die Globalvernetzung dringt.
    [0031] Die Vernetzung im Umlenkkörper erfolgt nacheinem festen Partitionierungsplan, der einen kompatiblen Aufbauausschließlichmit Hexaederelementen gewährleistet.Innerhalb des Partitionierungsplans lassen sich die partitioniertenTeilkörper unterBeibehaltung der relationen Form verändern. Die Abmessungen desUmlenkkörperssind neutral, d.h. sie richten sich nach dem Maßstab der Problemstellung.
    [0032] Durch den Umlenkkörper wird erreicht, dass diedreidimensionale Globalvernetzung vom Umlenkkörper aufgenommen und in diefeine Vernetzung integriert wird, jedoch beide Bereiche in der Anzahlder Elemente getrennt vorgebbar sind, so dass insbesondere an derlokalen Besonderheit zur Erfassung der Konzentrationen in den Feldgrößen einefeine und regelmäßige Vernetzungmöglichist.
    [0033] Durch die Integration der Globalelementeim Umlenkkörperwird erreicht, dass die Kontaktflächen des Einbettungskörpers kompatibel,d.h. mit stetigem Übergangder Feldgrößen, andie Globalvernetzung anschließbarist und keine besonderen Kopplungsformalismen benötigen.
    [0034] Der erfindungsgemäße Einbettungskörper kannan eine beliebige Stelle im Bauteil eingesetzt werden, ohne dieGlobalvernetzung des Bauteils zu zerstören. Dies bedeutet auch, dassdie Globalvernetzung zunächstohne lokale Besonderheiten, wie z.B. Risse, Defekte, Details etc.generiert werden kann.
    [0035] Statt einer individuellen Vernetzungerreicht man durch den baukastenartigen Aufbau des Einbettungskörpers einesystematische und daher vereinfachende Strukturierung in der Vorgehensweisefür die Bereitstellungder Vernetzung.
    [0036] Mit der Erfindung lassen sich Einbettungskörper auchfür ausgedehntelokale Besonderheiten als Konstruktionsdetails erstellen, wie z.B.eine Schweißverbindung.
    [0037] Der regelmäßige Vernetzungsaufbau ermöglicht einenzuverlässigendreidimensionalen Austausch der Feldgrößen für die Simulation von stabilem(duktilen) Rissfortschritt unter elastisch-plastischen Beanspruchungsbedingungen,wenn der rissbehaftete Einbettungskörper schrittweise in das Gebietmit grober Vernetzung bewegt wird und von dort die vorauseilendenFeldgrößen übernimmt.
    [0038] Darüber hinaus kann der Einbettungsköper katalogisiertabgelegt werden, so dass typische Konstruktionsdetails bzw. -elementeals vorgefertigte Module zur Verfügung stehen.
    [0039] Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielenin Zeichnungen ohne Beschränkungdes allgemeinen Erfindungsgedankens exemplarisch beschrieben. Eszeigen:
    [0040] 1a–1c schematische Darstellungeneines Bauteils in einer Ausgangsposition (1a) mit Globalvernetzung ohne Berücksichtigungder lokalen Besonderheiten (1b)und mit Einbettungskörpern(1c), die in die Globalvernetzungeingebettet sind;
    [0041] 2a–2d einen Einbettungskörper miteiner lokalen Besonderheit in verschiedenen Ansichten und Teilschnittendurch die lokale Besonderheit (Defekt), mit Kennzeichnung der Oberflächen mitder feinen und groben Elementierung (2c, 2d)
    [0042] 3a–3b eine Aussparung in einerGlobalvernetzung fürdie Aufnahme des Umlenkkörpers (3a) und die Weiterleitungder Globalvernetzung auf den Oberflächen durch den Umlenkkörper (3b) mittels Außensegmentenin perspektivischer Darstellung;
    [0043] 4a–4d einen allgemeinen Umlenkkörper (ohneDefekt) mit Partitionierungen in Außen- und Innensegmente (schraffiertgekennzeichnet) in verschiedenen Ansichten;
    [0044] 5a–5d ein Außensegment des Umlenkkörpers mitEndsegment in perspektivischen Ansichten
    [0045] 6a–6d die Partitionierung desUmlenkkörpersin Außensegmente(6a) sowie eine exemplarischeVernetzung (6a–d) in verschiedenen perspektivischenAnsichten;
    [0046] 7a–7d die Partitionierung desUmlenkkörpersin ein Innensegment in perspektivischen Darstellungen;
    [0047] 8a–8d die Teilstücke desInnensegments des Umlenkkörpersin perspektivischen Explosionsdarstellungen;
    [0048] 9a – 9d die Partitionierung desInnensegments (9a) unddessen exemplarische Vernetzung in perspektivischen Darstellungen;
    [0049] 10a – 10d die perspektivische Darstellungder Partitionierung des Umlenkkörpers(ohne Defekt) und dessen exemplarische Gesamtvernetzung;
    [0050] 11a , 11b die perspektivische Darstellungder Partitionierung des Umlenkkörpersmit einem Riss als lokale Besonderheit (11a) und dessen exemplarischer Vernetzungmit einer Netzverfeinerung entlang der Rissfront (11b) sowie dessen Einbindung in die Gesamtvernetzung;
    [0051] 12a, 12b die Partitionierung desUmlenkkörpersmit einem Hohlraum als lokale Besonderheit (12a) und dessen exemplarische Gesamtvernetzungin perspektivischer Darstellung;
    [0052] 13a–13d die Partitionierung einesAufsatzkörpers(13a, b) und dessen exemplarische Vernetzung(13c, d);
    [0053] 14a–14d die Teilstücke desAufsatzkörpersin perspektivischer Explosionsdarstellung (14a, 14b)und ein aus den Teilstückenzusammengesetzes Außensegmentdes Aufsatzkörpers (14c);
    [0054] 15 einVernetzungsbeispiel fürein perspektivisch dargestelltes fiktives Bauteil mit fünf lokalenBesonderheiten, die in ein Globalnetz mit Hexaedern eingebettetsind;
    [0055] 16a–16c eine ausgedehnte lokaleBesonderheit in einem Einbettungskörper, wobei der Einbettungskörper inzwei Bausteine aufgeteilt ist (16b),den Ringkörperund den Abschlusskörper;
    [0056] 17 eineDraufsicht auf einen Einbettungskörper mit ausgedehnter lokalerBesonderheit und die Kennzeichnung der Zusammensetzung des Einbettungskörper ausseinen Bausteinen;
    [0057] 18a–18d die perspektivische Darstellungder Partitionierung des Abschlusskörpers um einen Ringkörper für den kompatiblenEinbau des Einbettungskörpersin eine Globalvernetzung eines Bauteil;
    [0058] 19a–19d die Zerlegung des Abschlusskörpers nach 18 in Wand- und Bodensegmente undderen Partitionierungen in perspektivischen Darstellungen;
    [0059] 20a–20d die Partitionierung desAbschlusskörpers(20a) sowie eine exemplarische Vernetzung(20a–d)in verschiedenen perspektivischen Darstellungen;
    [0060] 21a, 21b ein Demonstrationsbeispielfür einKonstruktionsdetails in Form eines mit Kehl-Nähten aufgeschweißten Stegblechsauf einer Platte mit einem Spalt an der Verbindungsstelle und dieKennzeichnung des Einbettungskörpersin perspektivischer Darstellung (21a)und im Querschnitt (21b);
    [0061] 22a , 22b den Einbettungskörper für die Schweißverbindungnach 21 und die Partitionierungenauf den einzelnen Körpernin perspektivischer Darstellung, wobei aus Symmetriegründen nur einViertel des gesamten Körpersdargestellt ist;
    [0062] 23a, 23b der einzelnen Körper desEinbettungskörpersnach 22 in perspektivischen Explosionsdarstellungen;
    [0063] 24 dielokale exemplarische Vernetzung des Schweißnahtkörpers und dessen Umgebung im Querschnittund
    [0064] 25a, 25b der exemplarisch vernetzte Einbettungskörper derSchweißverbindung,der in eine regelmäßige Globalvernetzungmit Hexaederelementen eingesetzt ist, in perspektivischer Darstellung,wobei aus Symmetriegründennur ein Viertel des gesamten Körpersdargestellt ist.
    [0065] In den Figuren sind gleiche odergleichartige Elemente mit denselben Bezugsziffern versehen, so dassvon einer erneuten Vorstellung der Elemente in anderen Figuren abgesehenwird.
    [0066] In 1a istdie Ausgangssituation eines dreidimensionalen Bauteils 10 mitexemplarisch dargestellten lokalen Besonderheiten 11.1 bis 11.6 gekennzeichnet.Das Bauteil 10 verfügt über eineninnenliegenden Hohlraum 11.1, ein angeschweißtes Stegblech 11.2,einen innenliegenden Riss 11.3, einen Hohlraumdefekt (bzw.Vertiefung) an der Oberfläche 11.4,einen unregelmäßigen Einschluss 11.5 undeinen Oberflächenriss 11.6.
    [0067] Ohne Berücksichtigung der lokalen Besonderheiten 11.1 bis 11.6 wirddas Bauteil mit einem Globalnetz 20 durchlaufend erstellt(1b). Die Erstellungder Globalvernetzung 20 kann mit einem sogenannten Free-Meshing-Verfahrenerfolgen oder alternativ mittels manueller Einzelvernetzung sowie durchmanuelle Partitionierung, insbesondere bei einer Vernetzung mitHexaederelementen.
    [0068] Anschließend werden entsprechende Aussparungen 12.1 bis 12.6 für die Einbettungskörper 13.1 bis 13.6 inder Globalvernetzung 20 geschaffen (vergleiche 1b und 3a). Hierbei werden im Bereich der Kontaktflächen zwischenden Globalelementen 20 und den Einbettungskörpern 13.1 bis 13.6 dieregelmäßig angeordnetenGlobalelemente 20 von den Einbettungskörpern übernommen und nach dem erfindungsgemäßen Bauplan(Partitionierungsplan) durch diesen weitergeleitet, (vergleiche 3b). Alternativ kann dieAusbildung der Aussparungen 12.1 bis 12.6 für die Einbettungskörper 13.1 bis 13.6 auchwährendder Erstellung der Globalvernetzung des Bauteils 10 erfolgen.Die Geometrie als auch die Abmessung der Einbettungskörper 13.1 bis 13.6 richtensich sowohl nach der Größe der lokalen Besonderheitals auch nach der vorgegebenen Globalvernetzung des Bauteils.
    [0069] In 2a istschematisch in einer perspektivischen Darstellung ein erfindungsgemäßer Einbettungskörper 30 miteinem innenliegenden Defekt 31 als lokale Besonderheitdargestellt. Zur besseren Handhabung wird der Einbettungskörper 30 inmehrere Umlenkkörper 32 unterteilt,die vorzugsweise bei Symmetriebedingungen alle gleichartig aufgebaut sind.Die Bezeichnung Umlenkkörpersteht fürdie Besonderheit des Netzaufbaus, die nach dem erfindungsgemäßen Partitionierungsplanso ausgeführt ist,dass die Seitenflächenmit feiner Vernetzung so geführt(umgelenkt) werden, dass diese die Globalvernetzung auf den Anschlussflächen zumBauteil nicht durchdringen.
    [0070] In 2b istdie Aufspaltung des Einbettungskörpers 30 inUmlenkkörper 32 mittelszwei Schnittflächendurch den zentralen Defekt 31 dargestellt. Bei einer symmetrischenAufteilung des Einbettungskörpers 30 wirdnachfolgend fürdie Berechnung der Strukturen nur ein Umlenkkörper 32 benötigt. Umz.B. den Defekt 31 vollständig dreidimensional zu umschließen sindvorliegend acht Umlenkkörper 32 erforderlich.In dem Umlenkkörper 32 findet durchdie Partitionierung nach erfindungsgemäßen Partitionierungsplan einegezielte Steuerung der finiten Elemente auf die Oberflächen desUmlenkkörpersstatt. Somit könnenalle finiten Elemente innerhalb eines aus Umlenkkörpern 32 zusammengesetztenEinbettungskörpers 30 durchlaufenwerden, ohne die Gobalvernetzung zu stören. 2c zeigt die Ansicht auf die drei innenliegendenSchnittflächendes Umlenkkörpers 32 mitder feinen Vernetzung fürden Defekt, die sich durch den patentgemäßen Partitionierungsplan ergibt.Dadurch wird erreicht, dass die Schnittflächen mit der feinen Vernetzungdie äußeren Anschlussflächen desEinbettungskörpersnicht durchdringen. 2d zeigteine Ansicht auf die Außenflächen desUmlenkkörpers 32.
    [0071] In dem Umlenkkörper 32 können beliebig vielefinite Elemente erzeugt werden, so dass die drei nach innen in denEinbettungskörper 30 weisenden Schnittflächen desUmlenkkörpers 32 miteinem sehr feinen finiten Elementnetz versehen sind (2c), während die Außenflächen desUmlenkkörpers 32 einwesentlich grobmaschigeres Globalnetz aufweisen. Durch die kompatibleAufnahme der Globalelemente 20 an den Außenseitendes Einbettungskörpers 30 kanndieser unmittelbar in die vorgesehene Aussparung 12.1 bis 12.6 eingesetztund mit der Globalvernetzung 20 verbunden werden (1c), wofür bekannte CAD- bzw. FEM-Technikenzur Verfügung stehen.
    [0072] Die Aussparungen 12.1 bis 12.6 imGlobalnetz sind im Bereich des Umlenkkörpers 32 in 3a dargestellt mit den Ansichtenauf eine regelmäßige Globalvernetzung 20 ausHexaederelementen. Der Umlenkkörper 32 erfüllt vornehmlichzwei Funktionen. Drei Außenseitendes Umlenkkörpers 32 sind für den Anschlussund die Aufnahme des Globalnetzes vorgesehen. Die ankommenden Globalelemente aufden Außenflächen desEinbettungskörpers 30 werdenim Umlenkkörper 32 durchspeziell dafürgeschaffene Außensegmente 33.1 bis 33.3 übernommenund durch den Umlenkkörper 32 biszum Endsegment 34 weitergeleitet (3b). Das Endsegment 34 enthält alleim Bereich der Aussparung vorkommenden Globalelemente in verdichteterForm. Da das Endsegment 34 wesentlich kleiner ausgebildetist als die Aussparung fürden Umlenkkörper 32, stehtder verbleibende Innenraum im Umlenkkörper 32 für die Aufteilungder Feinvernetzung um die lokale Besonderheit wie Defekt 31 zurVerfügung.In 3b ist die Verdichtungder ursprünglichenGlobalvernetzung 20 im Bereich des Umlenkkörpers 32 imEndsegment 34 dargestellt. Die Außensegmente 33.1 bis 33.3 umhüllen dasfeine finite Elementnetz im Innensegment 35 des Umlenkkörpers 32.Dadurch wird erreicht, dass die feine Vernetzung nicht in die Globalvernetzungdringt. Beim Aufbau der quaderförmigenElemente wird ein Teil der Elemente des Innensegments 35 mitdenen der Außensegmente 33.1 bis 33.3 kompatibelausgeführtund erfüllendadurch den gesamten Raum des Umlenkkörpers 32. Im Umlenkkörper 32 bzw.Einbettungskörper 30 kann einDefekt vollständigeingebettet und mit regelmäßigen Hexaederelementenumgeben werden.
    [0073] Wenn die Umlenkkörper 32 zu einem Einbettungskörper 30 zusammengesetztwerden, kann das feine, innenliegende finite Elementnetz sich ringförmig ausbreitenund berührtbzw. durchdringt nicht die Außenseitendes Einbettungskörpers 30.Das innere finite Elementnetz kann beliebig fein generiert werden,so dass die hohen Anforderungen an die Netzqualität, insbesonderefür dieRissfront, erfülltwerden. Hierbei werden ausschließlich Hexaeder-Elemente generiert,da nur diese eine zuverlässigeErmittlung von Feldgrößen erlauben.Durch den kompatiblen Austausch der Globalelemente im Bereich derAussparung fürden Einbettungskörper 30,kann sowohl die Globalvernetzung 20 als auch die innenliegendeVernetzung im Einbettungs- 30 bzw. Umlenkkörper 32 unabhängig voneinanderverändert werden.
    [0074] In 4a istdie Partitionierung des Umlenkkörpers 32 inseine Außensegmente 33.1 bis 33.3 auf dieinnenliegenden Anschlussflächendes Umlenkkörpers 32 gezeigt(mit den Bezugszeichen der weitergehenden Unterteilung der Außensegmentein die Teilstücke 33.1/1, 33.1/2, 33.1/3, 33.2/1, 33.2/2, 33.2/3, 33.3/1, 33.3/2, 33.3/3).In 4b ist eine perspektivischeAußenansichtauf die außenliegenden Anschlussflächen desUmlenkkörpers 32 dargestellt, wobeidie Außenflächen derAußensegmente 33.1 bis 33.3 keinePartitionierungen aufweisen. Im Grenzfall entspricht die Partitionierungder Elementierung. Die angrenzenden Elemente des Globalnetzes aufder Außenfläche desEinbettungskörpers 30 werdenauf jeder Anschlussstelle von den Außensegmenten 33.1 bis 33.3 kompatibelaufgenommen und darin weitergeleitet bis sie im Endsegment 34 enden. ImEndsegment 34 durchdringen sich die Globalelemente vonden jeweiligen Außenflächen desUmlenkkörpers 32.Die ursprünglichenGlobalelemente innerhalb des Umlenkkörpers 32 werden aufdiese Weise zu einem kleinen Volumen im Endsegment verkleinert.Dadurch entsteht ein Freiraum füreine zusätzlicheFeinvernetzung im Innenraum des Umlenkkörpers 32. Das Endsegment 34 hatsomit die Aufgabe, die ursprünglicheGlobalvernetzung im Aussparungsbereich des Einbettungskörpers 30 aufrechtzuerhalten,wodurch die Kompatibilitätzur Globalvernetzung beim Einbau des Einbettungskörpers 30 nichtunterbrochen wird, wobei die Globalelemente in den Anschlussflächen eineviereckige Grundflächeaufweisen müssen.Hexaederelemente erfüllen diesautomatisch, währendbei Tetraeder-Elementen nur deren viereckige Grundflächen anschließbar sind. 4c und 4d zeigen die entsprechende Innenfläche desUmlenkkörpers 32 inder Zeichenebene. Um von den Außenflächen desUmlenkkörpers 32 zumEndsegment 34 im Zentrum zu gelangen, wurden die Außensegmente 33.1 bis 33.3 imUmlenkkörpereingeführt,die nach dem vorgegeben Partitionierungsplan aufeinander abgestimmtsind um die Steuerung der Globalelemente 20 im Umlenkkörper 32 zuerreichen. Die Abmessungen der Segmente können beliebig sein, wobei dasPartitionierungsmuster insgesamt einzuhalten ist.
    [0075] In 5 istdas Außensegment 33.1 mitseinen partitionierten Oberflächenbzw. Teilstücken 33.1/1 bis 33.1/3 inperspektivischer Darstellung gezeigt. Die anderen Außensegmente 33.2 und 33.3 entlangden anderen Außenflächen desUmlenkkörpers 32 sindanalog aufgebaut. Alle Außensegmente 33.1 bis 33.3 endenjeweils am Endsegment 34.
    [0076] In 6a sinddie Partitionierungen der Außensegmente 33.1 bis 33.3 desUmlenkkörpers 32 perspektivischdargestellt. In 6b bis 6d ist die zugehörige, exemplarischeVernetzung der Außensegmente 33.1 bis 33.3 ingleicher Weise perspektivisch dargestellt. Dabei zeigt 6d die Ansicht auf die äußeren Anschlussflächen desUmlenkkörpers 32.Es ist erkennbar, wie die Elemente die Außensegmente 33.1 bis 33.3 ausfüllen undim Endsegment 34 enden. Hierbei werden die Außensegmente 33.1 bis 33.3 nurmit Hexaederelemente ausgefüllt.
    [0077] Werden die Außensegmente 33.1 bis 33.3 desUmlenkkörpers 32 entfernt,so bleibt das Innensegment 35 übrig, das für die erforderliche feine Vernetzungzur Verfügungsteht. Das Innensegment 35 dient zur Umlenkung bzw. Durchdringungder feinen Elemente auf die drei nicht gegenüberliegenden Innenflächen desUmlenkkörpers 32.In dieses Innensegment 35 kann ein Defekt mit feiner Vernetzungintegriert werden. Die Oberflächentopographiedes Innensegments 35 ist durch Wegnahme der Außensegmente 33.1 bis 33.3 vorgegeben.In 7a bis 7d sind die Oberflächen desInnensegments 35 aus verschiedenen perspektivischen Ansichtendargestellt, wobei das Innensegment 35 in mehrere Teilstücke I1 bis I7 nach dempatentgemäßen Partitionierungsplan festgelegtsind.
    [0078] In 8a bis 8d sind die Teilstücke I1–I7 des Innensegments 35 inperspektivischer Explosionsdarstellung gezeigt. Diese Teilstücke I1 bisI7 können indieser Form ebenfalls wie die Außensegmente 33.1 bis 33.3 allgemeinnachempfunden und umgesetzt werden.
    [0079] In 9a istdie sichtbare Partitionierung des Innensegments 35 aufdessen Oberflächeperspektivisch dargestellt, fürdas in 9b bis 9d eine exemplarische Vernetzungauf der Oberflächeperspektivisch gezeigt ist. Die Vernetzung des Innensegments 35 imInneren ist derart ausgebildet, das die Elemententwicklung kompatibelvon einem Teilstück zumnächstenerfolgt, d.h. jeweils gegenüberliegendeSeiten der TeilsstücksI1 bis I7 erhaltendie gleiche Zahl an Elementflächen.Hierbei werden die TeilstückeI1 bis I7 nur mitHexaederelemente ausgefüllt.
    [0080] 10a und 10b zeigt den gesamten Umlenkkörper 32 mitseinen Partitionierungslinien auf der Oberfläche in perspektivischer Darstellung,während 10c und 10d exemplarisch eine komplette Vernetzungzeigt, zum einen auf den innenliegenden Außenflächen des Umlenkkörpers 32 (10c) mit der feinen Vernetzungzum anderen die auf den äußeren Anschlussflächen desUmlenkkörpers 32 (10d).
    [0081] Im Umlenkkörper 32 wird keineElementreduzierung vorgenommen. Die äußere Form des Umlenkkörpers 32 kannderart verändertwerden, dass die Außenflächen nichtrechtwinklig aufeinanderstehen müssen.Ferner könnendie Außenflächen des Umlenkkörpers 32 gekrümmt ausgeführt werden.
    [0082] Der vorgestellte Partitionierungsplan,der den Netzaufbau im Umlenkkörper 32 steuert,lässt sichnicht mit den üblichenMitteln und Vorgehensweisen nach dem Stand der Technik, wie z.B.dem Translationsverfahren, herleiten. Die Besonderheit besteht imkompatiblen Netzaufbau bei gleichzeitiger Integration der Globalvernetzungzusammen mit der Feinvernetzung und deren gezielte Führung durch denUmlenkkörper 32.Dieser Partionierungsplan enthältden höchstenGrad an Verallgemeinerung hinsichtlich der Steuerung der Elementanzahlund einer regelmäßigen Verfeinerung.
    [0083] In der in 10 gezeigten Vernetzung des Umlenkkörpers 32 istnoch kein Defekt im Inneren enthalten. Für die Berücksichtigung einer lokalenBesonderheit steht nur ein bestimmter Bereich zur Verfügung. Indiesem Bereich sind weitere Partitionierungen möglich. Für die Partitionierung von weiteren Teilstücken imUmlenkkörper 32 gilt,dass jedes Teilstückeinem Hexaeder entsprechen muss mit jeweils vier Knoten auf jederBegrenzungsfläche.Dadurch wird gewährleistet,dass die Elementgenerierung durch die Teilkörper kompatibel erfolgt. BeiRissen ist es zweckmäßig, dieRissfront in einen schmalen, umlaufenden Ring einzubetten. Dadurchkann die erforderliche Feinvernetzung entlang der Rissfront gezielt eingestelltwerden.
    [0084] In 11a istin der Ausgangssituation des Umlenkkörpers 32 nach 10a die Anordnung einesOberflächenrissesals Defekt 31 dargestellt. Die zusätzlich eingeführten Partitionierungsliniendurch die Außensegmente 33.1 und 33.2 undden Innenkörper 35 ergebenTeilstücke,deren Oberflächenjeweils vier Eckpunkte (Knoten) aufweisen, die in 11a mit offenen Kreissymbolen markiertsind. Eine komplette Hexaedervernetzung des Umlenkkörpers 32 miteinem Oberflächenrissals Defekt 31 ist exemplarisch in 11b gezeigt. Es ist leicht erkennbar,dass eine zusätzlichkonzentrierte Vernetzung entlang der Rissfront ausgebildet ist.Statt einer scharfen Rissfront in 11 kannauch ein Schlitz mit Kerbe ausgeführt werden. Hierbei ist für die Kerbelediglich eine weitere Partitionierung einzufügen. Bei einem vollständig innenliegendenTellerriss ist es notwendig, mehrere Umlenkkörper 32 in 11 gegeneinander zu einemEinbettungskörperzusammenzustellen, wie in 2b schematischgezeigt ist.
    [0085] Füreinen als Hohlraum ausgebildeten Defekt kann auch eine kontinuierlicheKrümmungin den Umlenkkörper 32 eingearbeitetwerden. Bei einem Hohlkörperentfälltdas Endsegment 34, da die freien Oberflächen des Hohlraums für die Ableitungder Globalelemente zur Verfügungstehen. Der Hohlraum ergibt sich durch die Wegnahme des partitionierten Hohlraumvolumens.In 12a ist die Partitionierungeines Umlenkkörpers 32 für einenDefekt in Form eines Hohlraums perspektivisch dargestellt. Einedazu exemplarisch vollständigeVernetzung mit Hexaedern ist in 12b gezeigt.
    [0086] Darüber hinaus wird ein Aufsatzkörper 40 nach 13 aus dem Umlenkkörper 32 abgeleitet, mitdem es möglichist, eine sich kreuzende Vernetzung mit Hexaederelementen, d.h.als Vierecksflächenauf der Oberflächesichtbar, aufzunehmen, intern so zu verteilen, dass im Grenzfallauf der gegenüberliegendenSeitenflächenur ein Element übrig bleibt.Dadurch könnenfeine Vernetzungen mit dem Aufsatzkörper 40 auf engemRaum in eine grobe Vernetzung überführt werden.Im Aufsatzkörper 40 müssen jedochdie Seitenflächenfreie Oberflächensein, wie z.B. bei einem Blech. Die finiten Elemente auf den Seitenflächen brauchendabei nicht weiter abgeleitet zu werden.
    [0087] Im Aufsatzkörper 40 wird stattder drei Außensegmente 33.1 bis 33.3 nurein Außensegment 41 benötig, dasaus den drei Teilstücken 41.1 bis 41.3 zusammensetztist. Das Innensegment 42 im Aufsatzkörper 40, bestehendaus den vier Teilstücken 42.1 bis 42.4,reicht bis an die Außenflächen desAufsatzkörpers 40 undkann dort die freien Außenflächen durchdringen.
    [0088] In 13a und 13b sind die Partitionierungendes Aufsatzkörpers 40 auszwei gegensätzlichen Ansichtenperspektivisch dargestellt, während 13c und 13d die dazugehörige exemplarische Vernetzungzeigt. Das Innensegment 42 des Aufsatzkörpers 40 ist hierbeimit einem orthorombischen Netz ausgeführt.
    [0089] In 14a und 14b ist der Aufsatzkörper 40 inseine Teilsstückezerlegt und in einer perspektivischen Explosionsdarstellung auszwei gegenüberliegendenAnsichten gezeigt. Mit dieser selbsterklärenden Darstellung kann derAufsatzkörper 40 nachempfundenwerden. In 14c ist dasAußensegment 41,bestehend aus den Teilstücken 41.1 bis 41.3,als zusammenhängenderKörperdargestellt. Das Außensegment 41 erfüllt diegleiche Funktion wie ein Außensegment 33.1 bis 33.3 imUmlenkkörper,in dem die Globalelemente geführtwerden.
    [0090] Ein erfindungsgemäßer Vorteil bei der Verwendungeines Einbettungskörpersbesteht darin, dass die Vernetzung von mehreren, nahe beieinanderliegendenlokalen Besonderheiten möglichist. In 15 ist beispielhaftdie Globalvernetzung 20 eines Bauteils 50 zusammenmit fünfEinbettungskörpern (Bezugszeichen 51 bis 55)perspektivisch dargestellt, die fünf beschiedene lokale Besonderheitenenthalten: einen kugelförmigeVertiefung an der Oberfläche 51,einen Oberflächenriss 52,einen Kanteneckriss 53, eine Aussparung 54 undeinen Einschluss 55.
    [0091] Durch die Begrenzung der Vernetzungauf die Umgebung der lokalen Besonderheiten entsteht keine Behinderungder feinen Netze der verschiedenen Defekte. Alle Einbettungskörper 51 bis 55 sind symmetrischaus Umlenkkörpern 32 zusammengesetzt.Wenn die Defekte sehr nahe beieinander liegen, sind diese als Einheitin einem gemeinsamen Einbettungskörper zusammenzufassen.
    [0092] Bei ausgedehnten lokalen Besonderheiten, wiez.B. ein angeschweißtesBlech an eine Platte 11.2 (siehe 1c) könnendiese nicht mehr vollständigin den Umlenkkörper 32 eingebettetwerden. Um die vollständigeEinbettung zu ermöglichen,wird ein erweiterter Einbettungskörper 60 nach 16a bereitgestellt, derdie betreffende ausgedehnte Besonderheit vollständig einhüllt.
    [0093] Die in 2a dargestelltelokale Besonderheit ist in 16a schematischals eine ausgedehnte lokale Besonderheit 31 dargestellt. 16b zeigt die Zerlegungdes Einbettungskörpers 60 inseine Bausteine. In 16c sinddiese als Draufsicht auf einen ebenen zentralen Schnitt durch denEinbettungskörper 60 dargestellt,bestehend aus dem Ringkörper 61 undvier gleichen umlaufenden Abschlusskörpern 62. Während derRingkörper 61 diefeine Vernetzung für dielokale Besonderheit enthält,gewährleistetder Abschlusskörper 62 diekompatible Anbindung an das Globalnetz rings um die Anschlussflächen des Einbettungskörpers 60.
    [0094] In 17 istdie weitere Aufteilung der beiden Bausteine des Einbettungskörper 60,bestehend aus Ringkörper 61 undder Abschlusskörper 62,dargestellt. Der Ringkörper 61 bestehtaus vier, vorzugsweise gleichen, Umlenkkörpern 32 sowie ausweiteren einfachen Zwischenkörpern 63.Die Bezeichnung Zwischenkörperkennzeichnet einen kubischen Körper,der die an den Ecken des Einbettungskörpers 60 stehendenUmlenkkörpern 32 verbindet,und bei dem die Vernetzung von den innenliegenden Oberflächen desUmlenkkörpers 32 übernommenund mit der Translationstechnik durch den Zwischenkörper 63 bis zurgegenüberliegendenOberflächedes Umlenkkörpers 32 geführt wird,wobei in Längsrichtungbeliebig feine Unterteilungen möglichsind.
    [0095] Durch die Zwischenkörper 63 entstehtein Innenraum, der durch einen einfachen Kernkörper 64 geschlossenwird, und die translatorische Längselementierungin den Zwischenkörpern 63 durcheine orthogonale Vernetzung übernimmt.
    [0096] Der Ringkörper 61, bestehendaus den Umlenkkörpern 32,den Zwischenkörpern 63 unddem Kernkörper 64,kann allerdings noch nicht kompatibel in das Globalnetz eingebettetwerden, da die nach außendurchgehenden Elemente aus dem Kernkörper 64 in der Verallgemeinerungnicht mit der Globalvernetzung übereinstimmen.Um eine vollständige kompatibleEinbettung in das Globalnetz zu erreichen, wird ein weiterer umhüllenderAbschlusskörper 62 bereitgestellt.Der Abschlusskörper 62 hatdie gleiche Funktion wie der Umlenkkörper 32.
    [0097] In 18a bis 18d ist der Abschlusskörper 62 inForm einer "Badewanne" perspektivisch dargestellt,wobei nur die Partitionierung auf den Oberflächen ersichtlich ist. Die Partitionierungdes Abschlusskörpers 62 istaus dem Umlenkkörperabgeleitet, wobei die Anordnung der Außensegmente 33.1 bis 33.3 undentsprechend das Innensegment 35 verändert wurden. Aus Symmetriegründen werdenvier baugleiche Abschlusskörper 62 zueinem umlaufenden Ringkörper 61 zusammengesetzt.
    [0098] Der Abschlusskörper 62 setzt sichaus den zwei Wandsegmenten WI und WII sowie dem Bodensegment B zusammen. ImGrenzfall sind die partitionierten Flächen gleich den Elementoberflächen, d.h. dieaußenliegendenAnschlussflächendes Abschlusskörpers 62 enthaltendann nur ein Element, so dass auch eine grobe Globalvernetzung kompatibelanzuschließenist. Bei dem Abschlusskörper 62 sollnach 18a die Bedingungzur Begrenzung der Seitenlängenverhältnis derElemente auf der Außenseitedes Wand- und Bodensegments eingehalten werden, wofür der Richtwerta/W ≥ 0.1gilt. Fürlänger ausgedehnteWandsegmente werden weitere Elementunterteilungen erforderlich.
    [0099] In 19a bis 19d sind perspektivischeDarstellungen der Partitionierungen von Wandsegment WI undWII sowie dem Bodensegment B gezeigt. Die Teilstücke derWandsegmente WI und WII sindmit den Bezugszeichen W1 bis W9 besehen.Die Teilstückedes Bodensegments B haben die Bezugsziffern B1 bisB7.
    [0100] Die Partitionierung des Abschlußkörpers 62 istin 20a zusammen miteiner exemplarischen Vernetzung in 20b bis 20d perspektivisch aus verschiedenenAnsichten dargestellt. Hierin wird ersichtlich, dass der Abschlußkörper 62 zurAufnahme der Elemente aus dem Umlenkkörper 32 und dem Zwischenkörper 63 dientund beide kompatibel mit der Globavernetzung verbindet, wobei in 20b bis 20d der Grenzfall eines Elementes aufder Anschlussflächedargestellt ist.
    [0101] Als ein Anwendungsbeispiel der Erfindung isteine Schweißverbindung 70 alseine ausgedehnte lokale Besonderheit in 21 dargestellt. Dieses Demonstrationsbeispielist ein typisches und oft wiederkehrendes Konstruktionsdetail beiSchweißverbindungen.Ein lastübertragendesStegblech 71 ist auf dem Bauteil 72 mittels einerumlaufenden Kehlnaht 73 aufgeschweißt, wobei ein rissartiger Spalt 74 entsteht,dessen Rissfront in die Kehrnaht 73 hineinreicht, wenndiese nicht vollkommen durchgeschweißt ist. Dies ist in der Praxisein sehr häufiger Fall.
    [0102] 21a zeigtin einer perspektivischen Darstellung das Stegblech 71 mitder umlaufenden Schweißnaht 73.Gestrichelt eingetragen ist der Einbettungskörper 80 für die Schweißverbindung.Das Stegblech 71 soll beliebig hoch sein, so dass die freie Oberfläche aufdem Kopf des Stegblechs 71 nicht für die Ableitung der feinenVernetzung aus dem Kernbereich zur Verfügung stehen soll. Der untereBereich des Stegblechs 71 ist daher noch in den Einbettungskörper 80 integriert.
    [0103] In 21b istder Querschnitt der Schweißverbindung 70 schematischdargestellt. Zwischen Stegblech 71 und der Bauteilplatte 72 istein Spalt 74 ausgebildet, der in der Praxis sehr schmalist und im Grenzfall einen Riss darstellt. Das Profil der Schweißnaht 73 istaufgrund des natürlichenEinbrandes währenddes Schweißensmit einen durchgehenden Saum nach innen versehen. Im weiteren kanndie Schweißnaht 73 miteiner Wärmeeinflusszone 75 versehensein. Darüberhinaus könnenVerfeinerungen, wie z.B. lokale Ausrundungen, Unebenheiten oderSchiefstellungen ohne großenAufwand berücksichtigtwerden.
    [0104] Der erfindungsgemäße Einbettungskörper 80 für die gesamteSchweißverbindungwird aus verschiedenen Bausteinen zusammengesetzt. Die Partitionierungdes gesamten Einbettungskörpers 80 ist in 22a von der Innenseite und 22b von der Außenseitein perspektivischer Darstellung gezeigt, wobei aus Symmetriegründen nurein Viertelstück gezeigtist.
    [0105] In 23a und 23b sind in perspektivischer Explosionsdarstellungdie Bausteine des Einbettungskörpers 80 mitihren Partionierungen auf den Oberflächen gezeigt. Die Schweißnaht bestehtaus dem Schweißnahteckkörper 81 undden Schweißnahtzwischenkörpern 82,die beide auf die darunter befindlichen Bausteine kompatibel aufgesetztsind, wobei die Krümmungder Schweißnahtin die darunter befindlichen Körperintegriert ist. Fürdie umlaufende Schweißnahtkantewird eine durchgehende Partitionierungslinie benötigt, die auch in die darunter liegendenKörperzu integrieren ist. Unterhalb der Schweißnaht besteht der untere Teildes Einbettungskörpers 80 ausdem Schweißnahtumlenkkörper 83,den Zwischenkörpern 82 sowiedem Kernkörper 85 undden Abschlusskörpern 88,der gleichartig ist wie 32, jedoch auf der Oberseite dievertiefende Ausrundung fürdie Schweißnahtaufweist, der in 23 aus Übersichtsgründen nichtmit dargestellt ist (siehe 22).Auf diese einzelnen Körperwird nicht weiter eingegangen, da sie entsprechend baugleich sind wiein der vorangehenden allgemeinen Beschreibung. Der Schweißnahteckkörper 81 unddie Schweißnahtzwischenkörper 82 stellenbeide Körper miteinem eigenen Werkstoff dar. Im Stegblech 71 werden dieankommenden Elemente aus dem unter der Schweißnaht liegenden Teil des Einbettungskörper 80 zunächst voneinem Zwischenkörper 86 aufgenommenund an den Aufsatzkörper 87 weitergeben.Dieser Aufsatzkörper 87 erfüllt diegleiche Funktion wie der Abschlusskörper 62 und ist baugleich zumvorher dargestellten Aufsatzkörper 40 (13). Der Aufsatzkörper kannkompatibel an die Globalvernetzung des Stegblechs angeschlossenwerden.
    [0106] Der rissartige Spalt 74 inder Schweißverbindungwird mit einem optimalen regelmäßigen Netz versehen,wie in 24 vergrößert gezeigtist. Die exemplarische Vernetzung aus Hexaederelementen lässt sichohne Einschränkungbeliebig weiter um den Spaltgrund verfeinern. Ferner kann die Wärmeeinflusszonean die Schweißnahtangefügtbzw. integriert werden. Dafürist eine zusätzlichePartitionierungsline erforderlich, die auf der freien Schweißnahtoberfläche endenwürde.
    [0107] Der Einbettungskörper 80 ist damitohne weitere Beschreibung eindeutig definiert und kann kompatibelin ein beliebiges (regelmäßiges) hexagonales Globalnetzeingesetzt werden. Die Gesamtvernetzung des Einbettungskörpers 80 unddessen Einbettung in die Globalvernetzung ist in 25a und 25b perspektivisch aus zwei Blickrichtungendargestellt. Aus Symmetriegründenist nur ein Viertelstückhiervon gezeigt.
    [0108] Die Einbettungskörper sind wegen ihrer lokalenVernetzung fürdie Simulation des Versagensablaufs in Bauteilen, vorzugsweise unterelastisch-plastischen Beanspruchungsbedingungen, bei der Verwendungder Finiten-Element-Methode einsetzbar. Hierbei können dienach dem Stand der Technik eingeführten oder in der Entwicklungbefindlichen Methoden und Modelle mit deren Modellparamtern verwendetwerden.
    10 allgemeinesBauteil 11.1 lokaleBesonderheit als innenliegender Hohlraum 11.2 lokaleBesonderheit als angeschweißtesStegblech 11.3 lokaleBesonderheit als innenliegender Tellerriss 11.4 lokaleBesonderheit als Vertiefung auf der Oberfläche 11.5 lokaleBesonderheit als Einschluss 11.6 lokaleBesonderheit als Oberflächenriss 12.1–12.6 Aussparungenfür dielokalen Besonderheiten 13.1 Einbettungskörper für innenliegender Hohlraum 13.2 Einbettungskörper für angeschweißtes Stegblech 13.3 Einbettungskörper für innenliegenden Tellerriss 13.4 Einbettungskörper für Vertiefungauf der Oberfläche 13.5 Einbettungskörper für Einschluss 13.6 Einbettungskörper für Oberflächenriss 20 Globalnetz 30 Einbettungskörper 31 Defekt 32 Umlenkkörper 33 Außensegmentdes Umlenkkörpers 32 33.1 Teilstück 1 desAußensegments 33.2 Teilstück 2 desAußensegments 33.3 Teilstück 3 desAußensegments 34 Endsegment 35 Innenkörper 40 Aufsatzkörper 41 Außensegmentdes Aufsatzkörpers 40 41.1 Teilstück 1 desAußensegments 41 41.2 Teilstück 2 desAußensegments 41 41.3 Teilstück 3 desAußensegments 41 42 Innensegmentdes Aufsatzkörpers 40 42.1 Teilstück 1 desInnensegments 42 42.2 Teilstück 2 desInnensegments 42 42.3 Teilstück 3 desInnensegments 42 42.4 Teilstück 4 desInnensegments 42 50 unbegrenztesBauteil als Vollkörper 51 Einbettungskörper mitkugelförmiger Vertiefung/Hohlraum 52 Einbettungskörper mitOberflächenriss 53 Einbettungskörper mitKanteneckriss 54 Einbettungskörper mitAussparung (Nut) 55 Einbettungskörper mitEinschluss 60 Einbettungskörper für ausgedehnte Besonderheit61 Ringkörper 62 Abschlusskörper 63 Zwischenkörper 64 Kernkörper 70 Schweißverbindung 71 Stegblech 72 Grundplatte 73 Schweißnaht 74 Spalt 75 Wärmeeinflusszone 80 Einbettungskörper Schweißverbindung 81 Schweißnahteckkörper 82 Schweißnahtzwischenkörper 83 Schweißnahtumlenkkörper 84 Zwischenkörper 85 Kernkörper 86 Zwischenkörper 87 Aufsatzkörper 88 Abschlusskörper I1–I7 Teilstücke desInnensegments vom Umlenkkörper B Bodensegment B1–B7 Teilstücke desBodensegments WI WandsegmentI WII WandsegmentII WI–WII Teilstücke derWandsegmente (Wandsegment WI, WII)
    权利要求:
    Claims (5)
    [1] Verfahren zur Erstellung und Vernetzung von Einbettungskörpern mitlokalen Besonderheiten, wie Defekten oder Konstruktionsdetails,für strukturmechanischeFinite-Element-Analysen mit – einer beliebigen und regelmäßig angeordneten Netzverfeinerungim Bereich von lokalen Besonderheiten, bestehend aus hexaederförmigen Elementen, – einerfeinen Vernetzung ausschließlichdie auf den Einbettungskörpermit einer lokalen Besonderheit konzentriert ist, mit der die Konzentrationder Feldgrößen genauerfaßtwird, – einerkompatiblen Anbindung der Vernetzung des Einbettungskörpers ander in der Globalvernetzung vorgesehen Stelle, – sowiemit einem systematischen und standardisierbaren Vernetzungsprinzipdurch Zusammenstellen vorgefertigter kubischer Einzelkörper, gekennzeichnetdurch die folgenden Schritte – mittels bereits bekannterCAD-Techniken wird ein kubischer Körper nach vorgegebenem Partitionierungmusterals Umlenkkörper(32) ausgebildet, – der Umlenkkörper (32)wird in Außensegmente (33.1 bis 33.3),ein Endsegment (34) und ein Innensegment (35)durch Partitionierungstechnik zerlegt, – die Außensegmente (33.1 bis 33.3)werden in Teilstücke(z.B. 33.1/1 bis 33.1/3) zerlegt,wobei jedes Teilstückhexaederförmigausgebildet ist und einem Hexaederelement entspricht, das in weitereebenfalls hexaederförmigeElemente unterteilbar ist, – die Oberflächenstrukturdes Innensegments (35) wird durch die Partitionierung derAußensegmente (31.1 bis 31.3)vorgegeben, und durch weitere Partitionierungen in die Teilstücke (I1bis I7) zerlegt, wobei jedes Teilstück hexaederförmig ausgebildetist und einem Hexaederelement entspricht, das in weitere ebenfallshexaederförmigeElemente unterteilbar ist, wobei die Elemente auf den Oberflächen derangrenzenden Teilstückekompatibel ausgeführtwerden, bis schrittweise der gesamte Umlenkkörper (32) mit Hexaederelementenaufgefülltist.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass zur Berücksichtigungvon Defekten (31) im Umlenkkörper (32) weiteredreidimensionale Partitionierungen im Außen- und Innensegment eingeführt werden,die Form und Lage des Defektes in der Hexaederernetzung berücksichtigen,und dass weitere regelmäßige Netzverfeinerungenzur Beschreibung der Konzentrationen der Feldgrößen eingeführt werden.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Partitionierung des Umlenkkörpers (32) durch Veränderungder Anordnung der Außensegmenteim Umlenkkörper(32) derart weiterentwickelt wird, dass weitere dreidimensionale Umlenkkörper (40, 62)mit veränderterFunktion gegenüberdem Umlenkkörper(32) ausgebildet werden.
    [4] Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis3, dadurch gekennzeichnet, dass ausgedehnte lokale Besonderheitenwie Konstruktionsdetails (70) durch Aneinanderfügen vonweiteren kubischen Körpern(84, 85, 86, 87, 88)zusammen mit dem Umlenkkörper(83, 32) zu einem Einbettungskörper (80) erstelltwerden, wobei der Umlenkkörper (83)an den Ecken des Einbettungskörpersaufgestellt wird, und von weiteren Umlenkkörpern (87, 88) umgebbarist, die einen kompatiblen Anschluss an die Globalvernetzung gewährleisten.
    [5] Verwendung des Verfahrens nach einem oder mehrerender Ansprüche1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für Vorhersagendes Versagensablaufs in Bauteilen, vorzugsweise bei elastisch-plastischenBeanspruchungsbedingungen, eingesetzt wird.
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