Finite-Elemente-Methode: Online-Quiz für Konstruktionslehre im Maschinenbau

Question 1

Was charakterisiert die Finite-Elemente-Methode (FEM) am besten?

Accepted Answer

FEM unterteilt ein Bauteil in kleine Elemente und berechnet dann die Kräfte für jedes Element.

Answer

FEM ist eine exakte Methode zur Berechnung von Bauteilspannungen.

Answer

FEM dient nur zur Analyse der Festigkeit von Bauteilen.

Answer

FEM geht davon aus, dass sich ein Bauteil wie ein durchgehendes Material verhält.

Question 2

Was ist das grundlegende Prinzip der Finite-Elemente-Methode (FEM)?

Accepted Answer

Aufteilung des Kontinuums in kleine, verbundene Elemente

Answer

Analytische Lösung von Problemen der Kontinuumsmechanik

Answer

Beschränkung auf lineare Probleme

Question 3

Was ist ein wesentliches Merkmal der Finite-Elemente-Methode (FEM)?

Accepted Answer

Zerlegung des Kontinuums in verbundene Elemente

Answer

Exakte Lösung der Kontinuumsmechanik-Gleichungen

Answer

Anwendbarkeit nur auf statische Belastungen

Question 4

Welche Randbedingung verhindert die Verschiebung eines Bauteils in einer bestimmten Richtung?

Accepted Answer

Dirichlet-Randbedingung

Answer

Neumann-Randbedingung

Answer

Cauchy-Randbedingung

Answer

Periodische Randbedingung

Question 5

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Finite-Elemente-Methode (FEM) am treffendsten?

Accepted Answer

Eine numerische Methode zur Lösung von Problemen der Kontinuumsmechanik

Answer

Eine experimentelle Methode zur Prüfung von Materialien

Answer

Eine grafische Methode zur Darstellung von Bauteilen

Answer

Eine analytische Methode zur Berechnung von Spannungen und Verformungen

Question 6

Welche der folgenden Größen ist für die FEM nicht essentiell?

Accepted Answer

Fertigungsverfahren

Answer

Geometrie des Bauteils

Answer

Materialparameter

Answer

Belastungen

Question 7

Welche der folgenden Methoden wird bei der FEM zur Diskretisierung des Bauteils verwendet?

Accepted Answer

Finite-Elemente-Methode

Answer

Finite-Differenzen-Methode

Answer

Randwertmethode

Answer

Variationsrechnung

Question 8

Welche der folgenden Anwendungen eignet sich nicht für die FEM?

Accepted Answer

Analyse der Fertigungsprozesse

Answer

Analyse von Bauteilen unter statischen Belastungen

Answer

Analyse von Bauteilen unter dynamischen Belastungen

Answer

Analyse von Strömungsproblemen

Question 9

Welche der folgenden Softwareprogramme wird häufig für FEM-Analysen eingesetzt?

Accepted Answer

ANSYS

Answer

MATLAB

Answer

SolidWorks

Answer

Excel

Question 10

Welche der folgenden Randbedingungen beschreibt eine vollständige Einspannung eines Bauteils?

Accepted Answer

Alle Verschiebungskomponenten sind Null.

Answer

Alle Rotationskomponenten sind Null.

Answer

Alle Kräfte und Momente sind Null.

Answer

Die Verschiebungen in x-Richtung sind Null.

Question 11

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Finite-Elemente-Methode (FEM) korrekt?

Accepted Answer

FEM ist eine numerische Methode, die eine diskrete Modellierung verwendet, um das Verhalten von Bauteilen zu simulieren.

Answer

FEM ist eine analytische Methode zur Lösung von Problemen der Kontinuumsmechanik.

Answer

FEM erfordert ausschließlich experimentelle Lösungsverfahren.

Answer

FEM ist nur für dynamische Belastungen anwendbar.

Question 12

Welche Elementtypen werden häufig in der FEM eingesetzt?

Accepted Answer

Alle genannten Elementtypen

Answer

Stab-Elemente

Answer

Platten-Elemente

Answer

Volumenelemente

Question 13

Welches Lösungsverfahren kommt typischerweise in der FEM zum Einsatz?

Accepted Answer

Numerische Integration

Answer

Analytische Lösung von Gleichungen

Answer

Experimentelle Kalibrierung

Answer

Grafische Darstellung

Question 14

Welche Arten von Randbedingungen können in der FEM verwendet werden?

Accepted Answer

Alle genannten Randbedingungen

Answer

Verlagerungsrandbedingungen

Answer

Kraft-/Drehmoment-Randbedingungen

Answer

Temperaturrandbedingungen

Question 15

Welche der folgenden Anwendungen der FEM ist im Maschinenbau üblich?

Accepted Answer

Alle genannten Anwendungen

Answer

Strukturanalyse

Answer

Thermomechanische Analyse

Answer

Strömungsmechanische Analyse

Question 16

Welcher Ansatz wird in der FEM verwendet, um ein komplexes Bauteil in kleinere Elemente zu unterteilen?

Accepted Answer

Geometrische Vernetzung

Answer

Analytische Zerlegung

Answer

Numerische Diskretisierung

Answer

Experimentelle Aufteilung

Question 17

Welche Aussage zur FEM ist nicht korrekt?

Accepted Answer

FEM-Simulationen liefern immer exakte Ergebnisse.

Answer

FEM kann für alle Arten von Problemen der Kontinuumsmechanik verwendet werden.

Answer

FEM erfordert erhebliche Rechenkapazitäten.

Answer

FEM ist eine etablierte Methode in der Produktentwicklung.

Question 18

Welcher Vorteil macht die Finite-Elemente-Methode (FEM) für die Konstruktion von Bauteilen besonders wertvoll?

Accepted Answer

Ermöglicht die Simulation des Bauteilverhaltens und spart so Kosten für Prototypen.

Answer

Erhöht die Fertigungskosten durch aufwendige Berechnungen.

Answer

Berücksichtigt nicht alle wichtigen Materialeigenschaften.

Answer

Liefert ungenauere Ergebnisse als herkömmliche analytische Methoden.

Question 19

Welches Element wird typischerweise zur Modellierung von Strukturen verwendet, die hauptsächlich Biegebelastungen ausgesetzt sind?

Accepted Answer

Balken

Answer

Stab

Answer

Platte

Answer

Schale

Question 20

Welche Methode wird in der FEM üblicherweise zur Lösung linearer Gleichungssysteme verwendet?

Accepted Answer

Gauß-Elimination

Answer

Jacobi-Iteration

Answer

Monte-Carlo-Simulation

Answer

Finite-Differenzen-Methode

Question 21

Welche Randbedingung wird verwendet, um zu verhindern, dass sich ein Bauteil in eine bestimmte Richtung verschiebt?

Accepted Answer

Wesentliche Randbedingung

Answer

Natürliche Randbedingung

Answer

Mischrandbedingung

Answer

Periodische Randbedingung

Question 22

Welches Postprocessing-Verfahren wird häufig verwendet, um Spannungsverteilungen in einem Bauteil zu visualisieren?

Accepted Answer

Konturplot

Answer

Vektorfeldplot

Answer

Volumenplot

Answer

Oberflächenplot

Question 23

Welche Software wird häufig für FEM-Analysen eingesetzt?

Accepted Answer

ANSYS

Answer

MATLAB

Answer

Excel

Answer

AutoCAD

Question 24

Welche der folgenden Aussagen zur Konvergenz in der FEM ist korrekt?

Accepted Answer

Die Konvergenzrate nimmt in der Regel mit zunehmender Netzfeinheit zu.

Answer

Die Lösung konvergiert immer unabhängig von der Netzfeinheit.

Answer

Die Konvergenz ist garantiert, wenn nur lineare Elemente verwendet werden.

Answer

Die Konvergenz ist ein rechenintensiver Prozess.

Question 25

Welche Verformungen werden in der Finite-Elemente-Methode (FEM) berechnet und wie beeinflussen sie das Verhalten von Bauteilen?

Accepted Answer

Verschiebungen, Verdrehungen und Dehnungen

Answer

Nur Verschiebungen

Answer

Nur Dehnungen

Question 26

Welche Schritte sind im Problemlösungsprozess mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) erforderlich?

Accepted Answer

Problem formulieren, Modell diskretisieren, Finite-Elemente-Gleichungen erstellen

Answer

FEM-Modell erstellen, Spannungen berechnen, Ergebnisse auswerten

Answer

Randbedingungen definieren, Lasten anwenden, Gleichungssystem lösen

Answer

Fehler bewerten, Diskretisierung optimieren, Ergebnisse interpretieren

Question 27

Welcher der folgenden Aspekte ist kein Vorteil der Finite-Elemente-Methode (FEM)?

Accepted Answer

Einfache Implementierung

Answer

Optimierung von Bauteilen

Answer

Lieferung genauer Ergebnisse

Answer

Simulation komplexer Geometrien

Question 28

Welche Aussage zu Finiten Elementen ist korrekt?

Accepted Answer

Sie sind grundlegende Bausteine, aus denen komplexe Geometrien zusammengesetzt werden können.

Answer

Sie können ausschließlich lineares Verhalten darstellen.

Answer

Sie haben immer identische Form und Größe.

Question 29

Welche Randbedingung wird verwendet, um die Verschiebung in einer bestimmten Richtung einzuschränken?

Accepted Answer

Festlager

Answer

Drehmoment

Answer

Linienlast

Answer

Punktkraft

Question 30

Welche Methode wird in der FEM zur numerischen Integration verwendet?

Accepted Answer

Gauß-Quadratur

Answer

Monte-Carlo-Simulation

Answer

Trapezregel

Answer

Simpson-Regel

Question 31

Welche Aussage zur Konvergenz in der FEM ist zutreffend?

Accepted Answer

Sie ist erreicht, wenn sich die Lösung nicht mehr ändert.

Answer

Sie ist erreicht, sobald das Gleichungssystem gelöst ist.

Answer

Sie ist unabhängig von der Elementgröße.

Question 32

Welche Aussage zur Finite-Volumen-Methode (FVM) ist korrekt?

Accepted Answer

Sie ist eine diskrete Methode, die auf Erhaltungsprinzipien basiert.

Answer

Sie ist immer genauer als die FEM.

Answer

Sie verwendet ausschließlich dreieckige Elemente.

Question 33

Welche Software wird häufig für Finite-Elemente-Analysen verwendet?

Accepted Answer

ANSYS

Answer

Word

Answer

Excel

Answer

MATLAB

Question 34

Welche grundlegenden Probleme können mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) gelöst werden?

Accepted Answer

Probleme der Kontinuumsmechanik

Answer

Algebraische Gleichungen

Answer

Differentialgleichungen höherer Ordnung

Answer

Nichtlineare Optimierungsprobleme

Question 35

Welches Prinzip liegt der FEM zugrunde?

Accepted Answer

Unterteilung komplexer Probleme in kleinere, einfachere Elemente (Diskretisierung)

Answer

Verwendung analytischer Lösungen

Answer

Vernachlässigung von Randbedingungen

Question 36

Auf welchem Prinzip basiert die Formulierung der FEM-Gleichung?

Accepted Answer

Prinzip der virtuellen Arbeit

Answer

Prinzip der minimalen Energie

Answer

Prinzip der maximalen Verschiebung

Question 37

Welche Belastungsarten können in der FEM berücksichtigt werden?

Accepted Answer

Kräfte, Momente, Wärmequellen

Answer

Nur Kräfte

Answer

Nur Momente

Answer

Nur Wärmequellen

Question 38

Welcher Zweck wird mit einer FEM-Software verfolgt?

Accepted Answer

Automatisierung des FEM-Analyseprozesses

Answer

Manuelle Lösung von FEM-Gleichungen

Answer

Generierung technischer Zeichnungen

Answer

Erstellung von Lastfällen

Question 39

Welche Randbedingungen können in der FEM angewendet werden?

Accepted Answer

Verschiebungs-, Spannungs- und gemischte Randbedingungen

Answer

Nur Verschiebungsrandbedingungen

Answer

Nur Spannungsrandbedingungen

Question 40

Was bezeichnet man in der FEM als Mesh?

Accepted Answer

Die Unterteilung des Kontinuums in kleinere Elemente

Answer

Die Sammlung von Knoten

Answer

Die Gruppe von Lastfällen

Question 41

Welche der folgenden Aussagen zur Diskretisierung bei der FEM ist korrekt?

Accepted Answer

Der Kontinuumsbereich wird in endlich viele Elemente unterteilt und durch Knotenpunkte verbunden.

Answer

Die Elementgleichungen werden direkt gelöst, ohne sie zu assemblieren.

Answer

Die Randbedingungen werden im Inneren der Elemente aufgebracht.

Question 42

Welche Art von Elementen eignet sich für die Modellierung von dünnen, flächigen Bauteilen?

Accepted Answer

Schalenelemente

Answer

Balkenelemente

Answer

Volumenelemente

Answer

Tetraederelemente

Question 43

Welche der folgenden Belastungsarten kann mit der FEM simuliert werden?

Accepted Answer

Alle aufgeführten

Answer

Dynamische Lasten

Answer

Thermische Lasten

Answer

Statische Lasten

Question 44

Welche der folgenden Größen kann mit der FEM nicht direkt berechnet werden?

Accepted Answer

Spannungsintensitätsfaktor

Answer

Dehnung

Answer

Verschiebung

Answer

Spannung

Question 45

Was ist der Hauptvorteil der Adaptiven FEM gegenüber der klassischen FEM?

Accepted Answer

Optimierung der Elementverteilung zur Verbesserung der Genauigkeit bei gleichzeitiger Reduzierung des Rechenaufwands

Answer

Reduzierung der Modellgröße

Answer

Verbesserung der Konvergenz

Answer

Erhöhung der Stabilität

Question 46

Welche der folgenden Aussagen zur Gütebewertung von FEM-Ergebnissen ist korrekt?

Accepted Answer

Das Verhältnis von Modellgröße zu Knotenpunktdichte kann ein Indikator für die Qualität sein.

Answer

Die Gütebewertung ist nur für komplexe Modelle erforderlich.

Answer

Die FEM-Ergebnisse sind immer genau und erfordern keine Bewertung.

Question 47

Welche Rolle spielen Randbedingungen in der FEM?

Accepted Answer

Einschränkung von Verschiebung oder Belastung an den Grenzen des Modells

Answer

Auswahl des Solververfahrens

Answer

Definition der Elementgröße

Question 48

Welche der folgenden Methoden wird häufig zur Visualisierung von FEM-Ergebnissen verwendet?

Accepted Answer

Konturfärbung

Answer

Diagramme

Answer

Tabellarische Auflistung

Answer

Statistische Analyse

Question 49

Welche der folgenden Definitionen beschreibt die Finite-Elemente-Methode (FEM) korrekt?

Accepted Answer

Eine numerische Methode zur Analyse von Kontinuumsmechanik-Problemen

Answer

Eine experimentelle Methode zur Messung von Bauteilverhalten

Answer

Eine analytische Methode zur Berechnung von Spannungen und Verformungen

Question 50

Welcher Aspekt ist bei der Erstellung eines FEM-Modells von besonderer Bedeutung?

Accepted Answer

Eine geeignete Netzverfeinerung

Answer

Die Auswahl der richtigen Materialeigenschaften

Answer

Die Berücksichtigung aller Lastfälle

Answer

Die Verwendung eines spezifischen Solvers

Question 51

Welcher Elementtyp eignet sich insbesondere für die Modellierung von Stabstrukturen?

Accepted Answer

Stabelement

Answer

Schalenelement

Answer

Tetraederelement

Question 52

Welches Beispiel veranschaulicht den Einsatz der FEM in der Konstruktionspraxis?

Accepted Answer

Spannungsberechnung in Flugzeugtragflächen

Answer

Entwurf elektronischer Schaltungen

Answer

Erstellung technischer Zeichnungen

Answer

Simulation von Fluidströmungen

Question 53

Welche Aussage zur Finite-Elemente-Methode (FEM) trifft zu?

Accepted Answer

Die FEM unterteilt ein Kontinuum in diskrete Elemente und löst das Problem

Answer

Die FEM liefert exakte Lösungen für Probleme der Kontinuumsmechanik.

Answer

Die FEM ist eine analytische Methode.

Answer

Die FEM wird nicht in der Konstruktion eingesetzt.

Question 54

Wie wird die Spannungsverteilung in einem Bauteil mit der FEM bestimmt?

Accepted Answer

Durch Interpolation der Spannungen an den Knotenpunkten der Elemente

Answer

Durch analytische Berechnung

Answer

Durch direkte Messung

Question 55

Welche Aussage zur Elementformulierung in der FEM ist korrekt?

Accepted Answer

Die Elementformulierung beschreibt das mechanische Verhalten des Elements unter Belastung.

Answer

Die Elementformulierung ist immer linear.

Answer

Die Elementformulierung ist unabhängig von der Elementgeometrie.

Question 56

Welche Anwendung ist ein Beispiel für den Einsatz der FEM im Maschinenbau?

Accepted Answer

Simulation der Verformung eines Getriebegehäuses

Answer

Darstellung von Molekülstrukturen

Answer

Berechnung der Flugbahn eines Flugzeugs

Answer

Vorhersage des Wetters

Question 57

Welche Aussage beschreibt die Finite-Elemente-Methode (FEM) am besten?

Accepted Answer

Eine numerische Methode zur Lösung von Problemen der Kontinuumsmechanik

Answer

Eine experimentelle Methode zur Prüfung von Bauteilen

Answer

Eine analytische Methode zur Berechnung von Spannungen und Verformungen

Question 58

Welche Art von Elementen wird häufig in der FEM verwendet, um die Geometrie eines Bauteils darzustellen?

Accepted Answer

Finite Elemente

Answer

Randbedingungen

Answer

Unendliche Elemente

Answer

Lasten

Question 59

Nennen Sie einen wesentlichen Vorteil der Finite-Elemente-Methode (FEM) im Vergleich zu analytischen Methoden.

Accepted Answer

Möglichkeit zur Modellierung komplexer Geometrien

Answer

Unbegrenzte Anzahl von Elementen

Answer

Automatische Lösungsermittlung

Answer

Hohe Genauigkeit bei allen Problembereichen

Question 60

Welche Randbedingung verhindert die Verschiebung eines Knotens in einer bestimmten Richtung?

Accepted Answer

Einspannung

Answer

Moment

Answer

Kraft

Answer

Auflager

Question 61

Welches Kriterium wird herangezogen, um die Konvergenz einer FEM-Lösung zu beurteilen?

Accepted Answer

Residuenvergleich

Answer

Rechenzeit

Answer

Speicherverbrauch

Answer

Fehleranalyse

Question 62

Nennen Sie eine weit verbreitete Software für FEM-Analysen.

Accepted Answer

ANSYS

Answer

MATLAB

Answer

Excel

Question 63

Welche der folgenden Aussagen zur FEM ist nicht korrekt?

Accepted Answer

Die FEM liefert immer exakte Ergebnisse.

Answer

Die FEM ist für lineare und nichtlineare Probleme einsetzbar.

Answer

Die FEM ist eine leistungsstarke Methode zur Simulation des Bauteilverhaltens.

Answer

Die FEM erfordert umfangreiche Rechenressourcen.

Question 64

Welche der folgenden Aussagen über Finite-Elemente ist **nicht** korrekt?

Accepted Answer

Sie sind immer dreidimensional.

Answer

Sie werden in der Konstruktion verwendet, um das Verhalten von Bauteilen unter verschiedenen Belastungen zu simulieren.

Answer

Sie haben eine begrenzte Anzahl von Freiheitsgraden.