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有限元分析中的七大“坑”,你踩過幾個?

有限元: 2024-11-26 13:51:42 閱讀數(shù): 1638 分享到:

最近后臺總有朋友在問:是否可以提供CAE培訓(xùn),在這順便提一句,我們是可以提供CAE仿真培訓(xùn)的,如果你公司明年正好有相關(guān)的培訓(xùn)計劃,可以聯(lián)系我們元王,針對你的公司提供定制化的仿真分析培訓(xùn)課程,讓你們培訓(xùn)完學(xué)得會,用得著,還性價比極高。

 

我們繼續(xù)分享結(jié)構(gòu)仿真分析,這篇文章對于結(jié)構(gòu)工程師來說必看,對于其他學(xué)科仿真分析的工程師們來說必須要收藏,后面保不齊哪天有需要的。

 

CAE仿真工程師的日常工作中,有限元分析無疑是不可或缺的一項技能。但你們有沒有遇到過,明明跟著教程一步步來,結(jié)果卻大相徑庭的情況呢?


今天,咱們就來聊聊有限元分析中那些常見的七個大“坑”,看看你有沒有中招!


一、結(jié)構(gòu)概念模糊,連“坑”在哪都不知道

 

有些小伙伴,一上來就急著建模分析,連什么是結(jié)構(gòu)都沒搞太明白。結(jié)構(gòu),簡單來說就是通過構(gòu)件連接,能承受荷載、起骨架作用的體系。缺乏對結(jié)構(gòu)體系化的理解和掌握,就像打仗沒有戰(zhàn)略地圖,很容易就迷失在分析的海洋里。

 

就比如在電子產(chǎn)品中,結(jié)構(gòu)的傳力路徑往往不那么顯而易見。設(shè)計這些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)時,具備結(jié)構(gòu)體系的概念至關(guān)重要。缺乏這一概念,設(shè)計思路將難以形成,建模過程將受阻,仿真計算也無法有效驗證設(shè)計意圖。因此,明確并理解傳力路徑以及結(jié)構(gòu)體系的概念,對于確保產(chǎn)品設(shè)計的準(zhǔn)確性和可靠性至關(guān)重要。

 

你覺得在結(jié)構(gòu)概念這塊,還有哪些比較容易讓人“頭暈”的點呢?也可以在評論區(qū)發(fā)表參與討論喲。

 

二、細(xì)節(jié)控上線,卻掉進了“過度簡化”的反面

 

我們身邊肯定會有這么一類人,對模型中的細(xì)節(jié)特征那叫一個執(zhí)著,生怕簡化了一丁點兒就影響結(jié)果。但其實啊,像那些非受力的裝飾凸起,完全可以大膽簡化。當(dāng)然啦,簡化也得有依據(jù),別一不小心就過度了,導(dǎo)致應(yīng)力異常、剛度改變等問題出現(xiàn),那就得不償失了。

 

有些工程師們在進行整體結(jié)構(gòu)分析時,由于個人習(xí)慣,往往傾向于保留螺栓、焊縫、接觸部位等連接細(xì)節(jié),這實際上反映出他們在區(qū)分主次、把握結(jié)構(gòu)概念上出現(xiàn)了模糊。通常,只有在局部分析(例如節(jié)點分析、子模型分析)的場景下,才需要細(xì)致考慮這些連接部位的模型細(xì)節(jié)。而在整體分析的層面上,則無需在模型中保留這些連接細(xì)節(jié),只需依據(jù)連接的設(shè)計初衷,將其簡化為剛性連接、耦合或約束方程即可。這種做法不僅能使分析思路更加清晰,還能顯著提升分析效率。

 

三、網(wǎng)格劃分不會劃,導(dǎo)致效率低下

 

網(wǎng)格劃分很片面,有些人覺得是畫的越細(xì)越好,還有覺得六面體網(wǎng)格總是優(yōu)于四面體網(wǎng)格等。這里我就不詳細(xì)的再訴述了,之前寫過兩篇關(guān)于網(wǎng)格劃分的,如果想了解的可以點擊標(biāo)題閱讀。

 

①關(guān)于有限元網(wǎng)格劃分的6個誤區(qū),建議收藏

 

②網(wǎng)格畫得越細(xì),有限元分析結(jié)果就越精確?

 

四、單元類型選不對,努力全白費

 

選單元類型時也得稍微注意,要不也容易掉坑里。很多新手覺得實體單元就最精確,就一股腦兒往上堆。其實梁、殼、管、桿這些單元類型有時候用起來更順手,更能反映實際結(jié)構(gòu)的受力特征。你得根據(jù)分析對象的特點選擇合適的單元類型,這樣才能事半功倍。

 

比如框架結(jié)構(gòu)用BEAM單元,墻體用SHELL單元,彈簧單元等效模擬連接剛度等。但需要注意一點的就是,別忘了正確指定這些單元的特性,不然也是白搭。

 

五、3D模型直接上手,卻忘了“預(yù)處理”

 

很多人習(xí)慣直接導(dǎo)入3D實體幾何模型進行計算分析,殊不知這樣做很可能埋下隱患。3D建模軟件里的模型,得經(jīng)過清理、簡化、創(chuàng)建印記面等預(yù)處理操作,這樣才能更適合有限元分析。記得這一步可不能省??!

 

六、邊界條件隨意加,結(jié)果自然不靠譜

 

建模時費盡心思,一到施加邊界條件就隨意了?這可不行!邊界條件對有限元分析的結(jié)果可是起到?jīng)Q定性作用的。這就需要弄清其實質(zhì)并正確施加,不然分析出來結(jié)果自然就不靠譜。

 

七、后處理只看應(yīng)力,卻忘了“變形”

 

分析完了,后處理環(huán)節(jié)也很重要。很多人習(xí)慣先看或只看應(yīng)力結(jié)果,卻忽略了變形結(jié)果。其實,有限元分析通常以位移作為基本未知量,所以后處理時首先應(yīng)該檢查變形結(jié)果。在最后,也別忘了去看支反力結(jié)果,它能幫你檢查總體的平衡條件是否得到滿足,也可以用來檢驗結(jié)構(gòu)的載荷傳遞路徑。

 

相信大家對有限元分析中的這些“坑”也有了更清晰的認(rèn)識。那接下來呢,我就給大家?guī)c建議:

 

加強理論基礎(chǔ):別忽視那些力學(xué)知識和產(chǎn)品知識,它們可是你避開“坑”的利器!

 

多實踐積累經(jīng)驗:紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行。多動手實踐,才能更深刻地理解有限元分析的精髓。

 

保持好奇心和學(xué)習(xí)力:有限元分析領(lǐng)域不斷在發(fā)展進步,得保持好奇心和學(xué)習(xí)力,才能跟上技術(shù)更新迭代的步伐。