有限元分析中的七大“坑”，你踩過(guò)幾個(gè)？
最近后臺(tái)總有朋友在問(wèn)：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(jì)劃，可以聯(lián)系我們?cè)?，針?duì)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(huì)，用得著，還性?xún)r(jià)比極高。
我們繼續(xù)分享結(jié)構(gòu)仿真分析，這篇文章對(duì)于結(jié)構(gòu)工程師來(lái)說(shuō)必看，對(duì)于其他學(xué)科仿真分析的工程師們來(lái)說(shuō)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(wú)疑是不可或缺的一項(xiàng)技能。但你們有沒(méi)有遇到過(guò)，明明跟著教程一步步來(lái)，結(jié)果卻大相徑庭的情況呢？
今天，咱們就來(lái)聊聊有限元分析中那些常見(jiàn)的七個(gè)大“坑”，看看你有沒(méi)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(lái)就急著建模分析，連什么是結(jié)構(gòu)都沒(méi)搞太明白。結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是通過(guò)構(gòu)件連接，能承受荷載、起骨架作用的體系。缺乏對(duì)結(jié)構(gòu)體系化的理解和掌握，就像打仗沒(méi)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(jiàn)。設(shè)計(jì)這些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)時(shí)，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(jì)思路將難以形成，建模過(guò)程將受阻，仿真計(jì)算也無(wú)法有效驗(yàn)證設(shè)計(jì)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(duì)于確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性至關(guān)重要。
你覺(jué)得在結(jié)構(gòu)概念這塊，還有哪些比較容易讓人“頭暈”的點(diǎn)呢？也可以在評(píng)論區(qū)發(fā)表參與討論喲。
二、細(xì)節(jié)控上線，卻掉進(jìn)了“過(guò)度簡(jiǎn)化”的反面
我們身邊肯定會(huì)有這么一類(lèi)人，對(duì)模型中的細(xì)節(jié)特征那叫一個(gè)執(zhí)著，生怕簡(jiǎn)化了一丁點(diǎn)兒就影響結(jié)果。但其實(shí)啊，像那些非受力的裝飾凸起，完全可以大膽簡(jiǎn)化。當(dāng)然啦，簡(jiǎn)化也得有依據(jù)，別一不小心就過(guò)度了，導(dǎo)致應(yīng)力異常、剛度改變等問(wèn)題出現(xiàn)，那就得不償失了。
有些工程師們?cè)谶M(jìn)行整體結(jié)構(gòu)分析時(shí)，由于個(gè)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(shí)際上反映出他們?cè)趨^(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(diǎn)分析、子模型分析）的場(chǎng)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(wú)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(jì)初衷，將其簡(jiǎn)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(huì)劃，導(dǎo)致效率低下
網(wǎng)格劃分很片面，有些人覺(jué)得是畫(huà)的越細(xì)越好，還有覺(jué)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(xiě)過(guò)兩篇關(guān)于網(wǎng)格劃分的，如果想了解的可以點(diǎn)擊標(biāo)題閱讀。
①關(guān)于有限元網(wǎng)格劃分的6個(gè)誤區(qū)，建議收藏
②網(wǎng)格畫(huà)得越細(xì)，有限元分析結(jié)果就越精確？
四、單元類(lèi)型選不對(duì)，努力全白費(fèi)
選單元類(lèi)型時(shí)也得稍微注意，要不也容易掉坑里。很多新手覺(jué)得實(shí)體單元就最精確，就一股腦兒往上堆。其實(shí)梁、殼、管、桿這些單元類(lèi)型有時(shí)候用起來(lái)更順手，更能反映實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力特征。你得根據(jù)分析對(duì)象的特點(diǎn)選擇合適的單元類(lèi)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(diǎn)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(shí)體幾何模型進(jìn)行計(jì)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(guò)清理、簡(jiǎn)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?。?/span>
六、邊界條件隨意加，結(jié)果自然不靠譜
建模時(shí)費(fèi)盡心思，一到施加邊界條件就隨意了？這可不行！邊界條件對(duì)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(shí)質(zhì)并正確施加，不然分析出來(lái)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(shí)，有限元分析通常以位移作為基本未知量，所以后處理時(shí)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(mǎn)足，也可以用來(lái)檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的載荷傳遞路徑。
相信大家對(duì)有限元分析中的這些“坑”也有了更清晰的認(rèn)識(shí)。那接下來(lái)呢，我就給大家?guī)c(diǎn)建議：
加強(qiáng)理論基礎(chǔ)：別忽視那些力學(xué)知識(shí)和產(chǎn)品知識(shí)，它們可是你避開(kāi)“坑”的利器！
多實(shí)踐積累經(jīng)驗(yàn)：紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行。多動(dòng)手實(shí)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(jìn)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。
