Въведение
Методът на крайните елементи първоначално се прилага за изчисляване на якостта на конструкцията на самолета с бързото развитие и популярността на компютърните технологии, а сега методът на крайните елементи се използва широко в почти всички области на науката и технологиите.
Стъпка
Основните стъпки на анализа на крайните елементи обикновено са:
първа стъпка напред. Дефинирайте модел за решаване въз основа на действителни проблеми, включително следните аспекти:
(1) Дефинирайте геометричната област на проблема: Приближете физическите свойства и геометричните области на домейна въз основа на действителни проблеми.
(2) Дефиниране на тип единица:
(3) Свойства на материала на дефиниционната единица:
(4) Дефинирайте геометричните свойства на единицата, като дължина, площ на изчакване;
(5) Дефиниране на единици за свързаност:
(6) Дефинирайте основната функция на единицата;
(7) Дефинирайте гранични условия:
(8) Определете натоварването.
Раздел 2 Общ дизайн: Устройството обикновено е капсулирано в общо матрично уравнение (комбинирано уравнение) на цялата дискретна област. Общото облекло се извършва в съседния възел на единицата. Непрекъснатостта на променливите на състоянието и техните производни (ако е възможно) се установява във възела. Решението на Connection Future Group може да се използва директно, итеративен метод. Резултатът е приблизителна стойност на променливата на състоянието в единичния възел.
Трета стъпка обработка: Анализирайте и оценете съответните критерии за откритието. Потребителят след обработката може лесно да извлече информация, за да разбере резултатите от изчислението.
Основни характеристики
Метод на крайните елементи и друг метод за решаване на проблема с гранични стойности Приблизителният метод е, че приближението му е ограничено до относително малки поддомейни. В началото на 60-те години на миналия век образът на КЛОУ, който предложи структурната механика, изчисляваща концепцията за крайни елементи, го изобразява като: „метод на крайните елементи = метод на RAYLEIGH RITZ + фрагментна функция“, тоест методът на крайните елементи е методът на Rayleigh Ritz. Локализация. За разлика от метода на решение (често труден) на Рейли Риц, който отговаря на допустимата функция на цялото гранично условие на домейн на дефиниция, методът на крайните елементи дефинира функцията върху проста геометрия (като триъгълна или произволна квадратура в двуизмерен проблем) ( Split функции) и не разглежда сложни гранични условия на цялата дефиниционна област, което е една от причините, поради които методите на крайните елементи превъзхождат другите приближени методи.
Общ софтуер
Анализ на крайни елементи Често използваният софтуер за крайни елементи има ANSYS, SDRC / I-DEAS и др.
Чужд софтуер
Мащабен универсален бизнес софтуер с крайни елементи: Ако ANSYS може да анализира мултидисциплинарни въпроси, като механични, електромагнитни, термодинамика и т.н.; Софтуер за анализ на крайни елементи на двигателя Nastran et al.
Има също multiPhysics, CREO (Pro \ E), UG, Catia и др. в триизмерния структурен дизайн, CREO (PRO \ E), UG, Catia и др.
Вътрешен софтуер
Вътрешен софтуер с крайни елементи: FEPG, Scifea, Jifex, Kmas, FELAC и др.
Тенденция на развитие
Развитието на CAE софтуера на международния CAE софтуер може да се види от тенденцията на развитие на анализа на крайните елементи:
1, безпроблемна интеграция с CAD софтуер
Един от днешните софтуери за анализ на крайни елементи. Тенденцията на развитие е интегрирана с общия CAD софтуер, т.е. след като дизайнът на CAD софтуера завърши компонентите и частите, моделът може да бъде директно прехвърлен към CAE софтуера, за да се разделят и анализирайте изчислението, ако резултатът не е Изискванията за проектиране са изпълнени за проектиране и анализиране до удовлетворение, като по този начин значително подобряват нивото и ефективността на дизайна. За да отговорят на изискванията на инженерите за бързо решаване на сложни проектни проблеми, много търговски софтуер за анализ на крайни елементи са разработили интерфейси с известен CAD софтуер (като Pro / ENGINEER, Unigraphics, SolidEdge, SolidWorks, Ideas, Bentley и AutoCAD и др.) . Някои CAE софтуери приемат техники за CAD моделиране, за да постигнат безпроблемна интеграция на CAD софтуер, като софтуер на Adina, благодарение на технологията за моделиране на обекти, базирана на ядрото Parasolid, CAD софтуер с parasolid (като Unigraphics, SolidEdge) SolidWorks) Реализиране на наистина безпроблемно дву- начин за обмен на данни.
2, по-мощна способност за обработка на мрежи
Основният процес на решаване на проблема с метода на крайните елементи включва главно: анализ на дискретно решение с крайни елементи, последваща обработка на три части. Тъй като качеството на мрежата след структурата пряко влияе върху времето за решаване и коректността на решението, разработчиците на софтуер са увеличили инвестициите си в обработката на мрежата, което прави качеството и ефективността на генерирането на мрежи. Голямо подобрение, но в някои аспекти не е подобрено. Ако триизмерният солиден модел се използва за разделяне на модела, моделът е адаптивен към модела според резултатите от решението, с изключение на индивидуалния търговски софтуер, повечето софтуери за анализ все още нямат тази функция. Автоматичното разделяне на хексаедрична мрежа се отнася до програма за модел на триизмерен обект, която автоматично разделя единицата на шестизмерната мрежа. Повечето софтуери могат да генерират шестизмерна единица, използвайки картографиране, плъзгане, почистване и т.н., но тези функции могат да моделират само прости модели на правила. Приложимо, за сложни триизмерни модели може да се използва само за генериране на четиристранна единица с автоматична тетраедрична мрежа. За четиристранно тяло, ако междинният възел не се използва, неправилният резултат ще се появи при много проблеми и ако междинният възел ще причини поредица от проблеми като време за решаване, скорост на конвергенция и т.н., хората спешно се надяваше автоматично Появата на мрежова функция. Адаптивното разделяне на мрежата се отнася до цикъл на изчислителна грешка, повторно разделяне на мрежата и преизчисляване въз основа на резултатите от изчислението на крайните елементи въз основа на резултатите от изчисленията на крайните елементи. За много практически проблеми, в цялото решение, някои области на модела ще имат голямо напрежение, причинявайки изкривяване на единицата, което води до невъзможност за решаване или резултатът е неправилен и следователно трябва да се извърши автоматично повторно разделяне на мрежата . Адаптивната мрежа често е необходимо условие за много инженерни проблеми, като разширяване на пукнатини, формиране на тънка плоча и други анализи на големи деформации.
3, от процеса на решаване на линейни проблеми за решаване на нелинейни проблеми
С развитието на науката и технологиите линейната теория далеч не отговаря на изискванията за проектиране, много инженерни проблеми като разрушаване и отказ на материали, разширяване на пукнатини и т.н. Само чрез линейна теория не е възможно да се реши. Необходимо е да се реши нелинеен анализ. Например формоването на тънка плоча изисква едновременно отчитане на голямо изместване, голямо напрежение (геометрично нелинейно) и пластичност (нелинейно на материала); Анализ на материали като пластмаси, каучук, керамика, бетон и геотехнически или трябва да се вземе предвид пластичността на материала и трябва да се вземе предвид нелинейността на материала. Както всички знаем, решението на нелинейните проблеми е много сложно. Той не само включва много специализирани математически задачи, но също така трябва да овладее определени теоретични знания и умения за решаване, така че те също са трудни. За тази цел някои чуждестранни компании изразходват голям брой софтуери за анализ на нелинейни решения за човешко и материално развитие, като Adina, Abaqus и т.н. видове интеграция и експлицит.
4, решаване на развитието на единично структурно поле към проблема на полето на свързване
Методът за анализ на крайните елементи се използва в аерокосмическия сектор, използва се главно за решаване на проблема с линейната структура, практиката доказва, че това е много ефективен метод за числен анализ. И тъй като теоретично също е доказано, че полученото решение може да бъде приблизително приблизително, стига единицата, използвана за дискретно решение, да е достатъчно малка. Методът на крайните елементи и софтуерът, използвани за решаване на структурния линеен проблем, са зрели, посоката на развитие е решението на структурната нелинейност, динамиката на флуидите и полето на свързване. Например, топлинният проблем, причинен от фрикционните контакти, топлинният проблем, причинен от пластичността по време на формоването на метала, резултатът от анализа на крайните елементи на структурното поле и температурното поле са необходими, т.е. проблемът с "термичното свързване"; когато течността е в елута В потока, налягането на течността причинява деформация на коляното, а деформацията на тръбата на свой ред влияе върху потока на течността, което изисква кръстосана итерация на резултатите от анализа на крайните елементи за структурното поле и потока поле, така нареченото "поток твърдо свързване "Проблемът. Тъй като приложението на крайния елемент става все по-дълбоко, хората плащат все по-сложно и решението на свързващите полета трябва да бъде посоката на развитие на CAE софтуера.
5, програмата е отворена за отвореността на потребителя
С подобряването на комерсиализацията, разработчиците на софтуер отговарят на нуждите на потребителите, за да разширят своя пазарен дял, в софтуера, Лесен за използване голям размер на инвестициите, но тъй като изискванията на потребителите са много различни, независимо какво работят усилено, невъзможно е да се изпълнят изискванията на всички потребители, така че трябва да се предостави отворена среда, позволяваща на потребителите да изпълняват софтуер според собствената си действителна ситуация. Разширяване, включително дефинирани от потребителя характеристики на единица, дефинирани от потребителя материали (структурна съставна, гореща структура, флуидна съставна), дефинирани от потребителя гранични условия на потока, дефинирани от потребителя преценки за структурни фрактури и закони за разширяване на пукнатини и др.Фокус върху теоретичната разработка на крайните елементи, възприемането на най-напредналата алгоритъмна технология, разширяване на производителността на софтуера, подобряване на производителността на софтуера, за да отговори на нарастващото търсене на потребителите, е основната цел на атаката на разработчиците на софтуер CAE и продуктите му продължават да имат основата на пазара, да търсят оцеляване и развитие .
Анализирайте новата версия
Издание на Abaqus 6.9 с крайни елементи
Dasso system Simulia издаде нова версия за анализ на крайните елементи
---- ---- Abaqus 6.9 Увеличава новите функции при счупване, изчисление с висока производителност и обхват на шумови вибрации
19 май 2009 г., Съобщение от Париж, Франция и остров Род, САЩ ---- Dasper System (DS) (Париж, Европейска борса: # 13065,) е водеща в света 3D и поле за управление на жизнения цикъл на продукта (PLM). доставчик на решения; днес обяви: стартира Abaqus 6.9, неговия водещ технологичен набор от унифициран софтуер за анализ на крайни елементи.
За да оценят поведението на реалния свят, продуктите и производствените процеси, дизайнери, инженери и изследователи поставят приложенията на Abaqus, включително електроника, опаковки на потребителски стоки, космическа техника, автомобили, енергия и науки за живота и др. Широка гама на индустрии. Тази версия предоставя важни нови функции, като отказ от счупване, високопроизводителни изчисления и шум и вибрации. Освен това Simulia ще продължи да обогатява капацитета на продуктовите комплекти в моделиране на обекти, разделяне на мрежи, проблеми с контакта, материали и свързване на много полета.
Доставчикът на авточасти Доналд, старши инженерен консултант Франк Попиелас, каза: „За да отговорим на нуждите на днешното бързо развитие, симулационната технология за ранна симулация играе важна роля. Abaqus 6.9 и висока производителност Синергията между изчислителните клъстери ще ни помогне да минимизираме единична цена и поддържане на най-доброто време за оборот."
Директорът за продуктово управление на Daren System Simulia Стив Кроули каза: „Дефиниране в новите функции Работейки в тясно сътрудничество с нашите клиенти, ние разработихме най-мощния софтуер за анализ на крайни елементи. В унифицирана среда за анализ на крайни елементи, Abaqus 6.9 позволява на производствените компании да укрепят техния нелинеен и линеен процес на анализ.
Фокус на публикуването:
Краен елемент на разширение (XFEM), внедряване и предоставяне на мощен инструмент за симулиране на разширяване на пукнатина на всеки път, независимо от границата на единицата. В космическата индустрия XFEM може да комбинира други възможности на Abaqus, за да предвиди издръжливостта и устойчивостта на повреди на композитната структура на самолета. В енергийната индустрия може да помогне да се оцени появата и растежа на пукнатините в съда под налягане.
Универсалните приложения за контакт предоставят опростен и силно автоматизиран начин за дефиниране на контактите в модела. Тази способност осигурява съществено ефективно подобрение в сложен комплект от моделиране, като системи на зъбни колела, хидравлични цилиндри или други компоненти, които изискват контакт.
Нов комбиниран метод за симулация, потребителят може да приложи имплицитния и експлицитния решаващ инструмент на Abaqus към една аналогова симулация - което значително намалява времето за изчисление. Например, автомобилните инженери могат да комбинират представителен механизъм на модел на превозно средство и модел, състоящ се от гуми и системи за окачване, за да оценят издръжливостта на превозното средство при движение по неравни пътища.
Технологията Abaqus / CAE осигурява по-бързо, по-мощно разделяне на мрежата и мощна визуализация на резултатите.
Подобрена производителност, разделителната способност на функцията AMS значително подобри ефективността на широкомащабната линейна динамика, като например автомобилния шум и анализ на вибрациите.
Нов модел на вискозно срязване може да симулира ненютонова течност, като кръв, свързващи вещества, разтопени полимери и други течности в потребителски продукти и индустриални приложения.
Област на приложение
Със засилването на пазарната конкуренция цикълът на актуализиране на продукта е по-кратък и необходимостта от нови технологии е по-спешна, а технологията за числена симулация с крайни елементи е за подобряване на качеството на продукта. , Съкратете цикъла на проектиране, подобрете ефективните средства за конкурентоспособност на продукта, така че с развитието на компютърните технологии и изчисленията методът на крайните елементи получава все по-голямо внимание и приложение в инженерния дизайн и научните изследвания, се превърна в решение Ефективното начин за сложен инженерен анализ изчислителен проблем, от почти цялото проектиране и производство на автомобили до космически самолети са отделени от анализа на крайните елементи, в механичното производство, обработката на материали, космическата промишленост, автомобилостроенето, гражданските сгради, електронните уреди, националната отбрана военна широко използване на кораби , железопътни линии, нефтохимикали, енергетика и научни изследвания позволиха нивата на проектиране в качествени скокове.