Femap FAQ (deutsch)

Femap ist eine Applikation, mit der man Finite-Elemente-Modelle erstellen und die mit den Modellen gemachten Berechnungen auswerten kann. Es ist ein Pre-/Postprozessor für Finite-Element-Modelle. Die Finite-Elemente Berechnung kann Femap nicht leisten, sie muss von einem anderen Programm (sog. Solver) erledigt werden. Typischerweise wird Femap mit dem Solver NASTRAN eingesetzt. Femap stellt eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) für die normalerweise oberflächenlosen Solver bereit. Femap gibt es seit 1985 und aktuell gehört es zum Softwareportfolio des Siemens-Unternehmensbereichs “Siemens Digital Industries Software”. Weitere Informationen gibt es auf der Wikipedia Seite zu Femap.

01. Was bedeutet “`PREPROCESSOR CONTROL VALIDATION FAILED.`”?

Es wurden Sonderzeichen in Femap verwendet. Bei der Berechnung der Prüfsumme werden Sonderzeichen von Femap und NASTRAN unterschiedlich behandelt. Dies gilt auch für Entitätsnamen, denn diese werden als Kommentare in die DAT-Datei geschrieben, und Kommentare werden in die Berechnung der Prüfsumme mit einbezogen.

02. Was bedeutet “`USER FATAL MESSAGE 9002`”?

Es sind Leerzeichen im Modelldateinamen, oder es sind Leerzeichen im Pfad zum Modell, oder es sind Leerzeichen im Pfad zu Femap. Sonderzeichen wie ä sind auch im ganzen Pfad einschließlich Dateinamen verboten.

03. Wie kann ich mir bei Plattenelementen, die minimal und maximal Werte von Vorder- und Rückseite kombiniert anzeigen lassen?

Bei Model/Output/Envelope als From Output Set das entsprechende Output Set wählen. Als Vektoren Plate Top und Plate Bot angeben. Ein neues Output Set mit den Extremwerten wird generiert.

04. Wie kann ich mir bei Laminaten die minimal und maximal Werte über alle Lagen anzeigen lassen?

siehe “Wie kann ich mir bei Plattenelementen die minimal und maximal Werte von Vorder- und Rückseite kombiniert anzeigen lassen?”

05. Was wird bei X-Y-Diagrammen auf der x-Achse aufgetragen?

Unter View/Select sind folgende Möglichkeiten einstellbar:

Option                       x-Achse
======                       =======
XY vs ID                     ID
XY vs Set Output             Set ID
XY vs Set Value              Output Set Name
XY vs Position               Position entlang einer der Achsen
XY vs Function Value

06. Wofür sind die einzelnen Funktionstypen gut?

Funktionstypen und deren Verwendung:
Allgemein
1. Dimensionless
16. Function vs Value — mehrere Kurven, die mit einer Größe verknüpft sind

Dynamisch
2. vs Time — zeitabhängige Lasten für die Transientenanalyse
4. vs Frequency — frequenzabhängige Lasten für die Frequenzantwortanalyse
7. Viscous Damping vs Frequency — Dämpfung für Transientenanalyse oder Frequenzantwortanalyse
8. Critical Damping vs Frequency — Dämpfung für Transientenanalyse oder Frequenzantwortanalyse
9. Amplification vs Frequency — Dämpfung für Transientenanalyse oder Frequenzantwortanalyse
17. Function vs Critical Damping — Tabellen, die für oder mit Antwortspektrumanalyse ermittelt wurden

Nicht linear
3. vs Temperature — temperaturabhängige Materialeigenschaften
5. vs Stress — spannungsabhängige Kurven für nicht lineare Materialeigenschaften
6. Function vs Temperature — mehrere Spannungs-/Verformungskurven als Funktion der Verformung für nicht lineare Materialeigenschaften
10. vs Strain Rate — Fließspannung als Funktion der Verformung für nicht lineare Materialeigenschaften
11. Function vs Strain Rate — mehrere Spannungs-/Verformungskurven als Funktion der Verformung für nicht lineare Materialeigenschaften
14. Stress vs Strain — Spannungs-/Verformungskurve für nicht lineare Materialeigenschaften
15. Stress vs Plastic Strain — Spannungs-/Verformungskurve für nicht lineare Materialeigenschaften zum Exportieren für jene Analysen, die plastische Verformung als Vorgabe benötigen
12. vs Curve Length — definiere die Last als Funktion der Kurvenlänge
13. vs Parametric Length — definiere die Last als Funktion des Kurvenparameters

07. Welche Entitäten gibt es in Femap?

Coordinate System
Point
Curve
Surface
Solid/Volume
Text
Boundary
Node
Element
Material
Property
Load Set
Constraint Set
View
Output Set
Output Format

08. Wo finde ich mehr zu Funktionen wie beispielsweise `XEL()` und `SIN()`?

Appendix C im User Guide enthält eine Funktionsreferenz.

09. Wie kann man die Hintergrundfarbe eines Fensters ändern?

Mit Klick der rechten Maustaste auf die Fenstertitelleiste kann man die Fenstereigenschaften wie zum Beispiel die Hintergrundfarbe ändern.

10. Die Titelleiste meines Fensters ist verschwunden. Wie bekomme ich sie wieder?

Shift und rechte Maustaste blendet die Fenstertitelleiste aus und wieder ein.

11. Die `Dynamic Query` Fenster verschwinden nicht wieder. Wie werde ich sie wieder los?

Die kleinen Fenster, die angezeigt werden, wenn man den Mauszeiger eine Weile auf einem Knoten oder Element lässt, nennt Femap Dynamic Query Fenster. Manchmal bleiben sie am Bildschirm stehen und verschwinden nicht wieder. Um sie zu entfernen: Delete/Tools/Text und alle kleinen Fenster, die gelöscht werden sollen markieren und löschen. Siehe auch: “Wie kann ich schnell Informationen über ein bestimmtes Element oder einen Knoten gewinnen?”

12. Wie kann ich schnell Informationen über ein bestimmtes Element oder einen Knoten gewinnen?

In der Statuszeile ganz rechts anzuzeigende Entität auswählen. Mit der Maus auf das gewünschte Element oder den gewünschten Knoten fahren, und dort kurz bleiben. Es wird ein kleines Fenster mit Informationen angezeigt. Die angezeigten Informationen hängen vom eingestellten Output Set und Output Vektor ab. Diese Funktion heißt Dynamic Query. Weitere nützliche Funktionen sind: Dynamic Query + linke Maustaste kopiert Text in das Listfenster Dynamic Query + rechte Maustaste kopiert Text in das Grafikfenster. Um ihn anzuzeigen, muss Text eingeschaltet und in der Gruppe sein. Außerdem muss Redraw gemacht werden.

13. Welche Karten werden für die Einstellungen in den verschiedenen Dialogen in Femap, in denen man Temperaturen einstellen kann produziert?

Model/Load Body/Default Temperature TEMPD Model/Load/Body/Reference Temperature wird nicht rausgeschrieben Model/Material/Reference Temperature MAT1 Model/Material/Functions/Reference Temperature TABLEM2

14. Was kostet Femap? [Entfernt, weil Antwort nicht mehr aktuell]

15. Was kosten andere FEM Programme? [Entfernt, weil Antwort nicht mehr aktuell]

16. Wie ermittelt man ein Response Spectrum?


DLOAD -> RLOAD1 oder RLOAD2
RLOAD1 -> DAREA -> LSEQ -> LOAD
METHOD Refid
EIGRL Refid

Karten die für Response Spectrum verwendet werden.


LSEQ Loadset <-> DAREA
RLOAD2 DAREA
PLOAD4
DLOAD skaliert RLOAD2
TABLED1	TID	XAXIS	YAXIS	XY ... Loads
TABDMP1	TID	TYPE	XY	XY ... Modal Damping
LSEQ	SID	DAREA	LID
RLOAD2	SID	DAREA	DELAY	DPHASE	TB
PLOAD4	SID	EID	P1

DLOAD
FREQ	SID	F1
FREQ3	SID	F1	F2	TYPE	NEF

17. Meine Ansicht wird nicht angezeigt, obwohl sie aktiviert ist?

Femap Fenster minimieren, und wieder maximieren. Die Ansicht ist dann minimiert im Femap Fenster.

18. Wie aktiviert man das Schreiben von `F06`, `XDB` oder `OP2` Dateien?

PARAM,POST,-1 aktiviert das Schreiben von OP2 Dateien
PARAM,POST,0 aktiviert das Schreiben von XDB Dateien
PARAM,POST,1 aktiviert das Schreiben von F06 Dateien

In der Case Control Section muss bei den Ausgabeanweisungen jeweils PRINT angegeben sein.
Zum Beispiel:
DISPLACEMENT(PRINT)=ALL
Im Dokument Result-Destination-Summary findet man eine Übersicht über die verschiedenen Möglichkeiten.
In Femap stellt man die Art der Ausgabe im NASTRAN Case Control Dialog ein.
Den Dialog erreicht man mit File/Export.../Advanced oder File/Analyze/Advanced und OK.
In neueren Femap Versionen auch unter Model/Analysis beim Bearbeiten des “Analysis Set” im “Output Requests” Dialog.
Zur Auswahl stehen:
Print Only: Die Ausgabe wird in die F06 Datei geschrieben.
PostProcess Only: Die Ausgabe wird in die OP2 Datei geschrieben.
Print and PostProcess: Die Ausgabe wird in die F06 und in die OP2 Datei geschrieben.
Punch Only: Die Ausgabe wird in die PCH Datei geschrieben.
Punch and PostProcess: Die Ausgabe wird in die PCH und in die OP2 Datei geschrieben.

19. Wie stellt man die Materialausrichtung ein?

Für 2D-Elemente lässt sich die Materialausrichtung unter Property Type/Material Orientation einstellen. Man kann die Ausrichtung durch die Knoten, durch einen Vektor, durch ein Koordinatensystem oder durch einen Winkel angeben. (Model/Property.../Elem/Property Type.../Element Material Orientation) (Modify/Update Elements/Material Angle...)

Für Volumenelemente lässt sich bei der zugewiesenen Property ein Koordinatensystem angeben. (Model/Property.../Elem/Property Type.../Solid/OK/Material Axes) Das Koordinatensystem muss vorher definiert worden sein. Alternativ kann man das Material an den durch die Knoten festgelegten Achsen definieren.

Für Linien Elemente kann man eine Elementorientierung festlegen. (Modify/Update Elements/Orientation...)
(Model/Element/Type.../Bar/OK/Orientation)

20. `Check Coincident Elements` findet koinzidente Elemente nicht?

Wird während des Coincident Element Checks mit der Maus geklickt, bricht der Check ab. Vorhandene koinzidente Elemente werden unter Umständen nicht gefunden. Ob man dabei in Femap klickt, oder in einer anderen Anwendung spielt keine Rolle. Dass der Check erfolgreich abgeschlossen wurde, erkennt man daran, dass der Mauszeiger wieder die normale Form annimmt (was er allerdings auch tut, wenn man während des Checks klickt, und damit den Check vorzeitig abbricht). Wenn keine koinzidenten Elemente gefunden wurden, kann man das Ende des Checks auch an der Meldungen “No Coincident Elements Found.” erkennen.

21. Was machen `MAXRATIO` und `BAILOUT`?

PARAM,MAXRATIO, Zahl bestimmt wie groß das Verhältnis von Matrix Diagonale zur Faktordiagonale werden darf.
PARAM,MAXRATIO,1.E+8 ist der Standardwert.
Wird der Wert von MAXRATIO überschritten, hängt es vom Wert des Parameters BAILOUT ab, was passiert.
Mit PARAM,BAILOUT,0 bricht NASTRAN beim Überschreiten den Rechenlauf ab.
Mit PARAM,BAILOUT,-1 ignoriert NASTRAN das Überschreiten von MAXRATIO
.

22. Wie kann ich das Koordinatensystem, das `Dynamic Query` (Tooltip) anzeigt, ändern?

Unter Tools Parameters kann man das aktive Koordinaten System unter Coord Sys umstellen. Dieses Koordinatensystem wird dann auch für die Anzeige im Dynamic Query verwendet.

23. Wie erzeugt man Bilder für Microsoft Word?

Bilder kann man für Word entweder als Bitmap oder als Vektorgrafik erzeugen. Beides hat Vor- und Nachteile.
So erzeugt man eine Bitmap-Grafik:

In Femap

Rendermode einschalten
Strg + C

In Word

Inhalte Einfügen
Als geräteunabhängige Bitmap

Leider lässt sich die Auflösung der Bitmap nicht einstellen. “File/Page Setup/Render Res Factor” zeigt leider nicht die gewünschte Wirkung.
So erzeugt man eine Vektorgrafik:

In Femap

Rendermode ausschalten
Strg + C

In Word

Inhalte Einfügen
Als Bild einfügen

Leider werden dabei auch nicht sichtbare Polygone mit exportiert. Deshalb kann die Vektorgrafik sehr groß werden.

24. Wie muss eine CSV Datei für Femap aussehen?

Siehe CSV-Format.pdf

25. Wie erzeugt man `RBE2` und `RBE3` Elemente?

RBE Elemente heißen in Femap Rigid Elements. Ob ein RBE2 oder ein RBE3 erzeugt wird hängt davon ab, ob ein Interpolationsfaktor angegeben ist oder nicht.

RBE2: rigid = kein Faktor
RBE3: interpolation = mit Faktor

Es gibt einen unabhängigen Knoten und mehrere abhängige.

     indy
     /|\
    / | \
   /  |  \
 dep dep dep

RBE3 Spinne (z. B. für Schrauben)

123 123 123
 \   |   /
  \  |  /
   \ | /
   123456
    /|\
   / | \
  /  |  \
123 123 123

26. Meine Laminate sind zu dünn.

Sind sie nicht. Wenn man bei “Define Property - LAMINATE Elements” den Haken bei “Symmetric Layers” aktiviert, dann rechnet NASTRAN mit der doppelten Dicke der angegebenen Layer. Femap stellt jedoch nur die einfache Dicke dar.

27. Ich bräuchte einen Knoten mit zwei unterschiedlichen Output Koordinatensystemen.

Ein Knoten kann nur ein Output-Koordinatensystem haben. Man kann zwei koinzidente Knoten mit unterschiedlichen Output-Koordinatensystemen erzeugen und diese mit einem RBE2 verbinden. Eine Verbindung mit einem RBE3 scheint zu funktionieren, ist aber in der Anleitung nicht klar, ob unterschiedliche Output-Koordinatensysteme erlaubt sind. Bei CELAS müssen die beiden Endknoten im selben Koordinatensystem sein.

28. Wenn ich mein Modell verformt anzeige, ist die Verformung genau in die “falsche” Richtung.

Eine Anzeige mit einem Skalierungsfaktor von -1 ist leider nicht möglich. Man kann allerdings ein Output Set oder einen Output Vektor mit -1 multiplizieren und erhält ein neues Set oder einen neuen Vektor, den man dann plotten kann. Das geht folgendermaßen:
Model/Output/Process/
Linear
Scale Factor -1.
From Output Set wählen
To Output Set wählen
Add Operation
Eine andere Möglichkeit ist das Modell animiert darzustellen und im richtigen Augenblick einen Screenshot zu machen. Etwas seltsam, aber funktioniert.

29. Wie bringe ich NASTRAN dazu, die verwendeten `MAT` Karten anzuzeigen?

MAT8 Karten (2D Orthotropic) werden von NASTRAN intern in MAT2 Karten umgewandelt. Es kann nützlich sein, diese MAT2 Karten z. B. für Platten mit Laminatverhalten zu verwenden. Dazu muss man NASTRAN dazu bewegen, die MAT2 Karten auszugeben. Die geschieht mit einem
NASTRAN PRTPCOMP=1 Statement am Anfang der Bulk-Datei. In Femap kann man das bei “Model/Anlysis/NASTRAN Executive and Solution Options” unter “Start Text” eingeben. Für aktuelle NASTRAN Versionen genügt das bereits, die MAT2 Karten landen als INFORMATION MESSAGE im F06 File. Bei den NASTRAN Versionen die mit Femap geliefert werden funktioniert es nur, wenn zusätzlich ECHO=PUNCH aktiv ist Model/Anlysis/Output Requests/Echo Model


ECHO=PUNCH

Die MAT2-Karten stehen dann zusammen mit den zugehörigen PSHELL-Karten in der Punch-Datei (PCH).

30. Kann ich Platten einen Temperaturgradienten zwischen Vorder- und Rückseite aufzwingen?

Aber ja, aber leider nicht mit Femap. Die betreffende NASTRAN Karte heißt TEMPP1. Sie lässt sich in Femap erzeugen, indem man einen Dummy-Temperaturlastfall anlegt. Man muss einem beliebigen Knoten eine Temperatur geben. Dann kann man unter Model/Analysis/NASTRAN Bulk Data Options/Start Text” die Karte manuell eingeben. Zum Beispiel:


$2345678 2345678 2345678 2345678 2345678 2345678
TEMPP1         6       1     0.0     0.4
               2    THRU    5000

Achtung: FEMPAP verwendet in dem Fenster für die Texteingabe eine Proportionalschriftart, was die händische Eingabe der Karte nahezu unmöglich macht. Besser ist es die Karte im Editor zu erzeugen und in das Textfenster hineinzukopieren.

31. Wie kann ich Temperaturgradienten aufbringen?

Model/Load/Nodal/Temperature Methode Variabel !!!! Temperatur in Abhängigkeit von der Koordinate (xnd(!i), ynd(!i), znd(!i)) als Gleichung eingeben. Wenn man vergisst auf “Methode Variable” zu klicken funktioniert es nicht!

32. Woher stammen die Informationen aus dieser FAQ?

Es ist eine Zusammenfassung meiner Notizen, die ich in den Jahren 2000 bis 2006 gesammelt habe, als ich hauptberuflich mit Femap und NASTRAN gearbeitet habe.