Manfred Hahn – författare

Manfred Hahn und Rafael D. Jarzabek stellen zwei neue analytische 3D-Lösungen in der Kontinuumsmechanik vor. Diese analytischen Lösungen können zur Verifikation von numerischen Lösungsmethoden herangezogen werden. Beginnend wird in diesem essential die geschichtliche Entwicklung der analytischen Lösungsmethoden in der Kontinuumsmechanik für den 2D- und 3D-Raum und die daraus entstandenen Probleme aufgeführt. Da die Weiterentwicklung der analytischen Methoden aufgrund der mathematischen Schwierigkeiten vor einigen Jahrzehnten stagnierte und die Anwender numerische Methoden wegen der Entwicklung des Computers bevorzugten, wurden fortwährend nur noch numerische Lösungen für spezielle Probleme berechnet. Heute ist die Mathematik aber weiter, sodass nun doch neue analytische Lösungen gefunden werden können. Dazu stellen die Autoren die ursprünglichen Lösungsansätze vor und vergleichen sie mit dem neuen Lösungsverfahren von Pagano.

Dieses studentenerprobte Lehrbuch stellt die Finite-Elemente-Methode (FEM) als ein allgemeines numerisches Approximationsverfahren für partielle Differentialgleichungen mit einem Fokus auf die lineare Elastostatik vor. Neben dem systematischen Vorgehen zur Erstellung von Finite Elementen und dem daraus resultierenden Gleichungssystem aus den physikalischen Problemstellungen mithilfe von Ansatzfunktionen wird die Konsequenz dieser Diskretisierung aufgezeigt. Diese umfasst die Phänomene des „Locking“ und des „Hourglassing“. Zur praktischen Berechnung einer approximativen Lösung werden Verfahren vorgestellt, die für die computergestützte Berechnung benötigt werden, wie z. B. das isoparametrische Konzept und die numerische Integration. Abschließend wird die Berechnung abgeleiteter Größen erläutert und ihre Signifikanz für die Bewertung der Berechnungsergebnisse dargelegt. Etliche begleitende Beispielaufgaben mit Lösungen tragen zum Verständnis der Theorie bei.

Dieses studentenerprobte Lehrbuch stellt die Finite-Elemente-Methode (FEM) als ein allgemeines numerisches Approximationsverfahren für partielle Differentialgleichungen mit einem Fokus auf die lineare Elastostatik vor. Neben dem systematischen Vorgehen zur Erstellung von Finite Elementen und dem daraus resultierenden Gleichungssystem aus den physikalischen Fragestellungen mithilfe von Ansatzfunktionen wird die Konsequenz dieser Diskretisierung aufgezeigt. Diese umfasst die Phänomene des „Locking“ und des „Hourglassing“. Zur praktischen Berechnung einer approximativen Lösung werden Verfahren vorgestellt, die für die computergestützte Berechnung benötigt werden, wie z. B. das isoparametrische Konzept und die numerische Integration. Abschließend wird die Berechnung abgeleiteter Größen erläutert und ihre Signifikanz für die Bewertung der Berechnungsergebnisse dargelegt. Etliche begleitende und weiterführende Beispielaufgaben mit ausführlichen Lösungen aus verschiedenen Blickwinkeln tragen zum Verständnis der Theorie und den damit verbundenen Problemen zur Lösungsfindung bei.