計算機輔助設計Pt 4:有限元分析的世界

旋風介紹有限元分析(FEA)的世界

有限元分析的世界是一個兔子洞深處,會失去很多的工程師。簡而言之,有限元分析計算方法用於解決工程幾乎任何一種部分幾何力學問題。

雖然有限元分析的基本原理和數學學科是幾十年前,最近才管教孩子,在過去的十年中,從計算能力提高了。雖然有很多可以寫的關於有限元分析理論在數學語言混淆甚至最聰明的工程師,這個學科的基本原則實際上是很容易理解。有限元法(FEM)是一種數學/機械的方法來解決困難的幾何結構分析問題,有時涉及複雜的幾何形狀和結構的離散的問題分解成許多小塊。這些數學“塊”然後解決由軟件和一塊一塊的結果提出了在彩色條紋圖強調的“熱點”特別感興趣的工程參數。參數的數量,可以解決取決於加載配置和材料類型,但通常為簡單的線性靜態分析,工程師會解決機械應變、壓力、反應負荷和總變形的結構。當然,許多更先進的有限元分析解決方案技術,出現了多年來由於計算能力的迅速出現,可以處理先進的數學分析。現在這些方法和軟件支持工程師解決動態問題與非線性材料屬性,但為了說明,隻有簡單的,線性材料和靜態加載有限元分析將在這裏登出。

這樣,有限元分析是一個很好的工具,工程師采用快速評估特定部分的幾何圖形的結構功能,當沒有合適或適用的手工計算或分析方法來確定這些參數可能存在。有限元分析可以成為一個偉大的快速檢查的早期概念設計一個結構,也可用於更詳細地分析結構的安全評估某個特定組件的特定特性。雖然有很多關於有限元分析方法和可用的軟件,快速“何時”列表,當有限元分析是最有用的工程師將巨大的價值作為一個起點。

甚至在簡單的線性靜態的結構分析,有限元分析非常適合以下實例:

  • 複雜的幾何部分-有限元分析非常適合分析多個特性之間的相互作用等基本幾何形狀如魚片/孔,但也對曲率與多個角度分析其他複雜的幾何形狀。雖然有結構分析方法和技術,存在單一、簡單的幾何特性,比如孔和魚片,唯一真正的好辦法在全麵評估多個幾何特性如何相互作用幾何是有限元分析軟件工具。
  • 物質相互作用有限元分析是一個很好的工具來評估零件或組件的響應可能包含多個部分不同的材料。此外,傳統的分析結構工程方法成為一個偉大的交易更複雜的各向異性的材料時引入問題,和大多數時間不存在分析方法來解決這些問題。這些問題都是偉大的候選人進行有限元分析,因為許多有限元分析軟件和解決方案技術處理各向異性的材料。有限元分析是一個很好的工具來快速、高效地評估這些材料。
  • 不均勻加載問題——(即。,thermal and mechanical or multiple mechanical loads): For loading profiles that do not fit neatly into the analytical profile boxes, FEA is the best way to examine non-uniform loading profiles. Every engineer is probably familiar with the beam bending stress/strain/deflection profiles of engineering handbooks. While these lists are certainly impressive, they do not, by any stretch of the imagination, encompass every possible loading or constraint configuration. While this is a simplistic example, the principle behind it is easy to grasp. Additionally, even basic structural FEA software is able to relatively easily handle multiple types of loads, (such as pressure, thermal, inertial) together in a single analysis. The only way to effectively solve problems of this nature is to break the geometry up into small, “finite element” chunks to make the problem simpler.
  • 非線性分析,而不是所有的有限元分析軟件包含計算引擎來處理非線性材料響應建模,幾乎是不可能進行這種分析有限元法。數值方程非常複雜以至於不能由任何合理的分析方法,這就是為什麼你不會找到一個等價的羅克手冊方程的非線性應力/應變擠滿了工具來克服這種類型的分析有了紙和筆。越來越多,越來越多的工程行業都發現有必要執行更非線性分析作為分析工具成為現成的和材料被超出了線性加載的領域動態的影響分析等“事故”的情景。在大多數情況下,隨時準備回答非線性有限元分析軟件分析調用。

square1

GIF的費舍爾Unitech

有大量的額外信息,可以寫在這個特定的主題,但這應該為個人提供一份可靠的介紹希望學習一點關於基本的有限元分析方法和使用時可能是有益的。隨著計算能力增加了在過去的幾十年裏,有越來越多的類型的工程問題,有限元分析可以解決。由工程師撿起一塊有限元分析軟件和潛水看有限元分析池實際上是多深!

封麵照片Comsol

關於作者

Carlicia Layosa

Carlicia三角產品營銷工程師。她擁有機械工程學士學位和碩士學位從芝加哥伊利諾伊大學能源工程。她是一個認證的SOLIDWORKS副,其認證專家,並熱愛教育和培訓。

2思想”計算機輔助設計Pt 4:有限元分析的世界

留下一個回複

你的電子郵件地址將不會被發表。

驗證碼
刷新

*

你也可以這樣

Baidu
map