如何做好有限元分析 胡淼(分析产品经理)
5 }* l4 h0 A+ c- Q5 G, \- M2 ^ U' P分析前准备
& R, p8 Y; n- R' q- 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。2 G# |9 P& l4 b- Q1 d8 f( k
0 A& Z9 q l5 |, Q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。
% W: F# _, ]& z) W 2. 若求解不出来,想办法让他求解出来。这点下面再详述。 , M) R7 l. M4 t" E6 y7 l
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。" S; t' l7 ?5 M- A* \# S: c! n
3. 若有接触问题,看接触力以及接触面积是否合理。% t5 V9 `& O5 }% C j' l1 o, z$ b
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。 ) q. W8 B' b5 C5 z% f
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。
7 @4 r- ]8 X0 Y 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。* W! Z% f! u/ ^) n
3. 边界条件施加不合理。
5 f5 A, }5 u q; T9 K 4. 网格太粗,换细一点的试试看。# \; ~& |% d& H' s* ?! W
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。
8 f6 H- Z. q5 j& w# {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。
! n. q8 C8 q# O/ [; {/ `2. 注意有无刚体运动的发生。
! X; a7 y( s0 T) S% d9 d% s$ W3. 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。
3 o2 [3 n' k5 W% R$ @$ t+ f4. 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。
6 H: o& W% \( U- c+ i3 i/ }% }3 b5. 是否有「孤立的单元」。
$ D' r9 B$ k: K1 c6. 是否分析模型太大,计算机跑不动。
! F6 `; [( y0 V8 [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。
7 d+ h% w& B/ w# }: M& \8. 请教别人。6 V& ^% w5 J3 |0 }5 `
9. 接洽软件设计公司或代理公司。
9 |) {) a, R3 X- X: u' q \0 y2 m5 }! O& U
|