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Die Methode der Finiten Elemente (FEM) ist ein für dynamische und thermoelastische Berechnungen an Werkzeugmaschinen geeignetes und weitgehend in den CAD-Prozess eingebettetes Werkzeug. Bei FE-Modellierungen großer Strukturen entstehen allerdings Modelle mit vielen tausenden Freiheitsgraden und damit lange Rechenzeiten. Große Relativbewegungen von Strukturbauteilen untereinander erfordern zudem veränderliche Koppelbedingungen, die direkt in der FEM nur aufwändig und oft unübersichtlich modellierbar sind. Der Export von reduzierten, auf notwendige Koppelkoordinaten kondensierten FE-Modellen von Werkzeugmaschinen-Gestellbaugruppen in eine Simulationsumgebung, in der nichtlineare Koppelbedingungen einfach hinzufügbar sind, liefert Lösungsbeiträge für beide Probleme. Der Artikel beschreibt daher ausgewählte Algorithmen und Berechnungstechnologien zur Freiheitsgrad-Reduktion und Kondensation von FE-Modellen und geht hierbei auf einige Gemeinsamkeiten und Unterschiede der Verhaltensbereiche Strukturdynamik und Thermoelastizität ein.

Reduktion strukturdynamischer und thermoelastischer FE-Modelle: Eine Diskussion am Beispiel Werkzeugmaschinen-Gestellbauteile