Wann kann ich TETR4-Elemente benutzen, wann nicht?

Zuerst ein kurze allgemeinverständliche Begriffsbestimmung:

• Kompressibel bedeutet, dass sich beim Zusammendrücken das Volumen eines Würfels verkleinert, z.B. Schaumstoff.
• Inkompressibel bedeutet also, dass sich das Volumen eines Würfels beim Zusammendrücken nicht ändert, z.B. Gummi.
• Elastisch ist ein Material wenn es nach erfolgter Belastung wieder in den Ausgangszustand zurückgeht, d.h. keine bleibende Dehnung!
• Plastisch bedeutet also, dass nach erfolgter Belastung eine Verformung zurückbleibt. Die bleibende Dehnung ist also größer Null.

Die 4-Knoten Tetraeder:

• Im elastischen und im kompressiblen Fall sind die einfachen 4-Knoten Tetraeder problemlos einsetzbar.
  
• Für inkompressible Materialien treten "Locking Effekte" auf.
  
• Eine Inkompressibilität tritt auch auf, wenn das Material plastifiziert.
  

Der Grund hierfür lässt sich anhand eines einfachen zweidimensionalen Besispiels erläutern.




Das bedeutet, dass die Bedingung der Volumenkonstanz die Verformung behindert.
Die Folge ist ein zu steifes Bauteil und/oder völlig unrealistische Verformungen, wie folgendes Beispiel zeigt:



Die komplette und etwas ausführlichere Präsentation kann über folgenden Link heruntergeladen werden: TETR4 Locking