有限元分析中的七大“坑”，你踩過幾個？
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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。
在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。
