GGU-ELASTIC: Kurzbeschreibung

Da das Lesen von Handbüchern aus eigener Erfahrung lästig ist, folgt eine Kurzbeschreibung der wesentlichen Programmfunktionen. Sie sind nach dem Studium dieses Abschnitts nach kurzer Zeit in der Lage einen Verformungszustand mit der Finiten-Element-Methode zu berechnen. Feinheiten des Programms können Sie den weiteren Kapiteln entnehmen.

Neben der Kurzbeschreibung enthält das letzte Kapitel dieses Handbuchs ein konkretes Beispiel, an dem die Bedienung des Programms ausführlich gezeigt wird (siehe Abschnitt 6).

Entwerfen Sie das System, das Sie berechnen wollen.
Starten Sie das Programm GGU-ELASTIC und wählen den Menüeintrag "Datei / Neu". Wählen Sie den Typ des Systems.
Passen Sie die Blattkoordinaten gegebenenfalls an die Ihres Systems an. Benutzen Sie dazu den Menüeintrag "Blatt / von Hand".
Wählen Sie anschließend den Menüeintrag "FE-Netz /Knoten setzen".
Klicken Sie maßgebende Knoten (Punkte) Ihres Systems mit der Maus an. Die Punkte werden durchnummeriert. Alternativ können Sie die Knoten Ihres Systems auch mit dem Menüeintrag "FE-Netz / ändern" in Tabellenform eingeben oder über die Windows-Zwischenablage z.B. aus einer Exceltabelle importieren.
Wenn die Knoten außerhalb der Blattkoordinaten liegen, wählen Sie den Menüeintrag "Blatt / Koordinaten neu berechnen" oder die Funktionstaste [F9].
Wählen Sie anschließend den Menüeintrag "FE-Netz / Netz von Hand" und fassen Sie jeweils drei Knoten zu einem Dreieckselement zusammen. Auf diese Weise erzeugen Sie eine Grobstruktur Ihres Systems. Alternativ können Sie über den Menüeintrag "FE-Netz / automatisch" diese Arbeit auch vom Programm erledigen lassen.
Wenn Sie die Lage von Netzknoten ändern wollen, wählen Sie den Menüeintrag "FE-Netz / ändern", "FE-Netz / verschieben" oder "FE-Netz / editieren".
Falls Sie ein einfaches Rechtecksystem berechnen wollen, können Sie über den Menüeintrag "FE-Netz / Raster" die Netzgenerierung in wenigen Sekunden erledigen.
Wenn Sie ein Dreieckselement löschen wollen, wählen Sie wieder den Menüeintrag "FE-Netz / Netz von Hand" und klicken Sie die drei Eckknoten des entsprechenden Elements an. Probieren Sie unter diesem Menüeintrag den Doppelklick in ein Dreieckselement.
Wenn Sie Dreieckselementen unterschiedliche Materialkennwerte zuweisen wollen, verwenden Sie den Menüeintrag "Rand / Material einzeln" oder "Rand / (Material) im Ausschnitt" und vergeben für einzelne oder mehrere Elemente unterschiedliche Materialnummern. Im Menüeintrag "System / Materialkennwerte" erscheint für jede Materialnummer eine Eingabezeile.
Den Bildschirmaufbau können Sie mit der Taste [ESC] oder [F2] jederzeit aktualisieren.
Machen Sie aus der Grobstruktur Ihres Systems eine Feinstruktur, indem Sie den Menüeintrag "FE-Netz / einzeln verdichten" oder "FE-Netz / Ausschnitt (verdichten)" oder "FE-Netz / alle (verdichten)" anwählen.
Auch nach einer Netzverdichtung können Sie Ihr System mit "FE-Netz / Knoten setzen", "FE-Netz / Netz von Hand" usw. nach Belieben verändern.
Um ein numerisch günstiges FE-Netz zu erhalten, sollten Sie in jedem Fall den Menüeintrag "FE-Netz / optimieren" und hier den Knopf "Diagonalen" anwählen.
Erzeugen Sie zur Demonstration mit dem Menüeintrag "FE-Netz / verschieben" ein oder mehrere spitzwinklige und damit numerisch ungünstige Dreieckselemente. Wählen Sie anschließend den Menüeintrag "FE-Netz / optimieren" (Knopf "Topologie") und verfolgen Sie am Bildschirm die Wirkung.
Definieren Sie z.B. über den Menüeintrag "Rand / Weg einzeln" oder "Rand / (Weg) im Ausschnitt" die für Ihr System maßgebenden Weg-Randbedingungen.
Definieren Sie z.B. über den Menüeintrag "Rand / Einzellast", "Rand / Streckenlast" usw. die für Ihr System maßgebenden Kraft-Randbedingungen.
Ändern Sie, wenn erforderlich, die Materialkennwerte unter dem Menüeintrag "System / Materialkennwerte".
Falls Stabelemente (z.B. Pfähle oder Anker) im System vorhanden sind, definieren Sie die Lage der Stabelemente über den Menüeintrag "Rand / Stäbe", indem Sie entlang der gewünschten Knoten einen Schnitt legen. Nach dem Drücken der [Return]-Taste ordnen Sie den definierten Stäben eine Materialnummer zu. Die Stabsteifigkeiten (EJ und EF) können Sie anschließend unter "System / Material (Stäbe)" ändern.
Eine einfache Kontrolle der definierten Randbedingungen ist über den Menüeintrag "Rand / kontrollieren" möglich.
Wenn Sie die Netzgenerierung abgeschlossen haben, wählen Sie den Menüeintrag "System / berechnen" und starten damit die Berechnung. Vor der Berechnung wird gegebenenfalls noch eine Bandbreitenoptimierung vom Programm automatisch durchgeführt, um ein numerisch günstig konfiguriertes Gleichungssystem zu erhalten.
Nach Abschluss der Berechnung können Sie, wenn gewünscht, die Ergebnisse in Protokollform auf einem Drucker ausgeben oder in eine Datei schreiben. Im Allgemeinen ist jedoch diese Form der Ergebnisübergabe wenig anschaulich.
Gehen Sie daher sofort zum Menütitel "Auswerten" über. Hier sind vielfältige Auswertemöglichkeiten vorhanden. Besonders eindrucksvoll ist der Menüeintrag "Auswerten / farbig" oder auch der Menüeintrag "Auswerten / 3D Raster". Die darauf erscheinenden Dialogboxen können Sie fast immer mit dem "OK"-Knopf bestätigen, ohne dass Änderungen vorgenommen werden müssen. Das Programm macht im Allgemeinen sinnvolle Vorgaben. Nur den Knopf "Extremwerte ermitteln …" sollten Sie einmal anklicken, ansonsten erfolgt eine Fehlermeldung mit Korrekturhinweis.
Wenn Ihr angeschlossener Drucker farbfähig und unter WINDOWS korrekt installiert ist, können Sie durch Anwahl des Menüeintrags "Datei / Drucken" und Betätigen des Knopfes "Drucker" in der darauf erscheinenden Dialogbox eine Farbausgabe auf dem Drucker erzeugen. Bei Schwarzweißgeräten wird mit Grauschattierungen gearbeitet.
Am Ende des Handbuchs ist die Benutzung des Programms an einem konkreten Beispiel ausführlich erläutert.

Denken Sie bei allen Berechnungen daran, dass alle Finite-Element-Methoden Näherungsverfahren sind. Die Qualität der Näherung steigt mit zunehmender Netzdichte. In der aktuellen Version können Systeme mit maximal 225.000 Dreieckselementen und 225.000 Knoten berechnet werden.

Im Lieferumfang sind einige Beispiele aus bekannten Literaturstellen (Zienkiewicz und Schwarz) enthalten. Die Nachrechnung ergibt eine fast vollständige Übereinstimmung.

Die Kurzerläuterung zeigt, dass zur Berechnung nur wenige Menüeinträge angewählt werden müssen. Alle weiteren Menüeinträge dienen im Wesentlichen der Datensicherung, dem Layout und gegebenenfalls einer weitergehenden Auswertung der Berechnung. Die Erläuterung erfolgt in den nachfolgenden Kapiteln.