Finite-Elemente-Methode (FEM)

Holz ist ein zelluläres heterogenes Material mit einem hohen Grad an Anisotropie. Sein Verhalten ist nichtlinear, insbesondere bei Druckbelastung. Das homogene, orthotrope, elastische oder elastisch-plastische Materialmodell wird in den meisten Fällen für Spannungs-Dehnungsanalysen von Holz verwendet. Die Heterogenität dieses Materials ist zufällig, es wäre daher schwierig, es in die Analyse mit einzubeziehen. Aus diesem Grund wird Berechnungsmodell homogenisiert. Die Orthotropie bedeutet, dass sie ein unterschiedliches Verhalten in drei zueinander senkrechten Richtungen zeigt. Es ist in unserem Fall die axiale Richtung L, die radiale Richtung R und die Umfangsrichtung T .

Für die Vorhersage der Auslösung und der anschließenden Ausbreitung eines Fehlers können zwei Grundtypen von Modellen verwendet werden. Eines davon ist das gekoppelte Modell, bei dem sich die Schädigung und die elastische oder elastisch-plastische Verformung gegenseitig beeinflussen. Ein anderer Typ ist das entkoppelte Modell, bei dem der Schaden nur von der Verformung abhängt, wobei die Verformung durch den Schaden nicht beeinflusst wird. Das Versagen wird am häufigsten mit der expliziten FEM modelliert, wobei das Risswachstum durch das Löschen der Elemente realisiert wird (siehe Abbildung).

 

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