如何做好有限元分析 胡淼(分析产品经理)
" L7 P- P1 g0 b8 r分析前准备
+ y# W( W/ |5 c1 Z4 A- 有必要时,参考别人针对类似问题的分析方式。
- 先针对简单的问题作分析,以了解相关的力学现象,并借此了解有限元以及软件的操作。
- 根据以上两点,以及现有设备(计算机速度快不快)以及时间,做适当的简化假设、设定适当的边界条件、材料性质,并决定要采用线性分析、非线性分析、稳态或瞬时等。
- 针对所要分析的问题先研读相关基础理论。
- 决定所分析之工程问题最关键点位于何处。例如应力集中,或有接触的地方。
- 根据以前的人做相关问题的经验,或由简单弹性力学概念,预先评估会遭遇何种困难,以及解决方式。
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# j" g9 e* U$ \分析求解 1. 若求解时间过久,可以先去做别的事,例如睡觉、吃饭看书。换句话说,不要浪费时间。
8 e7 A' {3 ~6 \4 l' z 2. 若求解不出来,想办法让他求解出来。这点下面再详述。
' q/ F' [" y/ q- ~+ ?& h7 }后处理以及如何判断结果是否正确或合理 1. 经由简单的材料力学判断。这一点很重要,但也不容易,必须要有坚强的材料力学基础才行。 2. 看位移量是否合理。9 Y/ `+ X& h5 k- n
3. 若有接触问题,看接触力以及接触面积是否合理。& o! S2 A' T# D, _: \1 Q
4. 必要时(通常都有这个必要),高应力集中的地方必须做几个不同的网格粗细,以得到收敛的应力值。
$ _6 d- k5 }; c结果不合理 1. 如果位移量太大,那不是力量加太大,不然就是材料刚性弄错,再不然就是因次搞错。
" B- y8 F9 y6 m1 z9 K& \ 2. 边界条件施加方式错误。例如如果要在边界上施加均匀压力,将其总力P 除以边界上节点数,然后于各个节点上施加集中力例,这样有一个问题,左边网格较细,右边叫粗,所以左边的压力会较大,右边较小,总力虽然正确,但却产生了额外的弯矩。
: z9 \* M& N5 k- o6 O 3. 边界条件施加不合理。
) f* G$ s; m$ S# k 4. 网格太粗,换细一点的试试看。
$ w1 @) _6 K8 Z6 ^2 f; ], ? 5. 模型简化太多。例如所要分析的问题含有接触现象,但为简化模型,将其忽略,用线性分析,计算结果很不合理,那就要考虑增加接触模型。
4 o" I( P2 j" y2 C! N* l/ k求解失败 1. 注意是否有些必要参数没加,例如忘了定义材料性质。$ Y$ O3 Q8 u! M9 T
2. 注意有无刚体运动的发生。* g% a2 c* R6 S( b4 K" W
3. 是否输入不合理的材料性质,例如超过0.5 的泊松比,或负的杨氏模量。
( N- S& V/ x3 h6 V- {) g2 Q4. 接触问题中,外力或位移的进给量是否太大,或接触单元网格太粗。: h- O1 Y7 w- ^' H* d
5. 是否有「孤立的单元」。
1 N. O* G: G% T* L& a2 H6. 是否分析模型太大,计算机跑不动。
6 |0 ]: j6 R }7. 在较进阶的问题中,有些参数的设定必须详细参考软件工具书,或研读相关理论,方能解决问题。0 u6 r& Q1 L$ ]/ ~% g6 G% a
8. 请教别人。
, _6 \2 k2 v6 M& t! I; _% A9. 接洽软件设计公司或代理公司。
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