Skip to main content
Αυτή η σελίδα εμφανίζεται με χρήση αυτόματης μετάφρασης. Προβολή στα Αγγλικά;

Ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων

Η ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων (FEA) είναι η εικονική μοντελοποίηση και προσομοίωση προϊόντων και συγκροτημάτων για δομικές, ακουστικές, ηλεκτρομαγνητικές ή θερμικές επιδόσεις. Το FEA είναι η πρακτική εφαρμογή της μεθόδου πεπερασμένων στοιχείων (FEM).

Τι είναι η ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων;

Η ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων είναι η μοντελοποίηση προϊόντων και συστημάτων σε ένα εικονικό περιβάλλον για την εύρεση και επίλυση πιθανών (ή υπαρχόντων) ζητημάτων απόδοσης προϊόντων. Το FEA είναι η πρακτική εφαρμογή του FEM, το οποίο χρησιμοποιείται από μηχανικούς και επιστήμονες για τη μαθηματική μοντελοποίηση και την αριθμητική επίλυση σύνθετων δομικών, ακουστικών, ηλεκτρομαγνητικών, θερμικών, ρευστών και πολυφασικών προβλημάτων. Το λογισμικό FEA μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ένα ευρύ φάσμα βιομηχανιών, αλλά χρησιμοποιείται συχνότερα στις βιομηχανίες αεροναυπηγικής, αυτοκινητοβιομηχανίας, ηλεκτρονικών, βιομηχανικών μηχανημάτων, ναυτιλιακών και καταναλωτικών προϊόντων.

Ένα μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων (FE) περιλαμβάνει ένα σύστημα σημείων που ονομάζονται «κόμβοι», τα οποία σχηματίζουν το σχήμα του σχεδίου. Σε αυτούς τους κόμβους συνδέονται τα πεπερασμένα στοιχεία που σχηματίζουν το πλέγμα πεπερασμένων στοιχείων και περιέχουν τις υλικές και δομικές ιδιότητες του μοντέλου, καθορίζοντας πώς θα αντιδράσει σε ορισμένες συνθήκες. Η πυκνότητα του πλέγματος πεπερασμένων στοιχείων μπορεί να ποικίλει σε όλο το υλικό, ανάλογα με την αναμενόμενη αλλαγή στα επίπεδα τάσης μιας συγκεκριμένης περιοχής. Οι περιοχές που βιώνουν μεγάλες αλλαγές στο στρες συνήθως απαιτούν υψηλότερη πυκνότητα πλέγματος από εκείνες που παρουσιάζουν μικρή ή καθόλου διακύμανση του στρες. Σημεία ενδιαφέροντος μπορεί να περιλαμβάνουν σημεία θραύσης υλικού που έχει δοκιμαστεί προηγουμένως, φιλέτα, γωνίες, πολύπλοκες λεπτομέρειες και περιοχές υψηλής τάσης.

Σχετικά προϊόντα: Σιμκέντερ 3D | Σιμέντερ Νάστραν | Σ ιμκέντερ Femap | Μαγνητικός μαγνήτης Simcenter gt; | Σχεδιασμός ηλεκτρονικών μηχανών Simcenter | Simcenter FLO

EFD για NX
Person wearing VR headset with holographic interface projection
Μια εικόνα του Simcenter Nastran software, ένας κορυφαίος επιλυτής μεθόδου πεπερασμένων στοιχείων (FEM).

Αξιοποιήστε το FEA για να βελτιώσετε την απόδοση του προϊόντος σας

Δείτε πώς άλλοι χρησιμοποιούν το FEA για να σχεδιάσουν καινοτομία χρησιμοποιώντας το Simcenter.

Ανακαλύψτε τα οφέλη

Η FEA είναι μια καθιερωμένη μεθοδολογία που χρησιμοποιείται συχνά για την αντικατάσταση ή τη συμπλήρωση πειραματικών και αναλυτικών μεθόδων για να βοηθήσει τον μηχανικό σχεδιασμό και την ανάλυση των καθημερινών προϊόντων. Σε σύγκριση με τα πρωτότυπα και τα πειράματα, οι προσομοιώσεις που βασίζονται σε FEA προσφέρουν τα ακόλουθα οφέλη.

Αυξήστε την απόδοση

Η ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων σας επιτρέπει να αναλύσετε γρήγορα και να διερευνήσετε τις δυνατότητες μηχανικής για αυξημένη απόδοση προϊόντος.

Μείωση χρόνου

Η ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων σάς βοηθά να φέρετε βελτιστοποιημένα σχέδια προϊόντων στην αγορά γρηγορότερα από μια μέθοδο κατασκευής και δοκιμής.

Μείωση κόστους

Αξιοποιώντας την ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων, μπορείτε να μειώσετε σημαντικά το κόστος ανάπτυξης προϊόντων σας σε σύγκριση με τις παραδοσιακές διαδικασίες δοκιμών που βασίζονται σε φυσικά πρωτότυπα.

Βήματα στη διαδικασία προσομοίωσης FEA

Ανεξάρτητα από το λογισμικό που χρησιμοποιείται, οι περισσότερες προσομοιώσεις FEA ακολουθούν αυτά τα γενικευμένα βήματα.

Τρισδιάστατο μοντέλο πλαισίου αυτοκινήτου με οπτική χαρτογράφηση θερμότητας από Simcenter 3D software.

Προεπεξεργασία

Το στάδιο προεπεξεργασίας περιλαμβάνει την επεξεργασία της γεωμετρίας και την προετοιμασία της για προσομοίωση. Σε μια διαδικασία που αναφέρεται ως πλέγμα, ένα εργαλείο προεπεξεργασίας μετατρέπει τη γεωμετρία του σχεδιασμού σε μικρά πεπερασμένα στοιχεία πριν εφαρμόσει ιδιότητες υλικού, φορτία, περιορισμούς και παραμέτρους προσομοίωσης.

Το λογισμικό προσομοίωσης CFD αρχίζει επαναληπτικά να επιλύει τις διακριτές εξισώσεις χρησιμοποιώντας τον επιλύτη CFD.

Επίλυση

Το λογισμικό προσομοίωσης FEA αρχίζει επαναληπτικά να επιλύει τις διακριτές εξισώσεις χρησιμοποιώντας τον επιλυτή. Αυτό το βήμα μπορεί να απαιτήσει σημαντικό χρόνο ή υπολογιστικούς πόρους. Για πολύπλοκες προσομοιώσεις, περισσότερες επιχειρήσεις στρέφονται στο cloud computing ως οικονομικά αποδοτική λύση σε αυτό το ζήτημα.

Γραμμική ανάλυση μιας μηχανικής δομής οπτική από Simcenter 3D software.

Μετα-επεξεργασία

Μόλις ολοκληρωθεί η επίλυση, το επόμενο βήμα είναι να αναλύσετε και να οπτικοποιήσετε τα αποτελέσματα της προσομοίωσης ποιοτικά και ποσοτικά χρησιμοποιώντας αναφορές, οθόνες, γραφήματα, 2D/3D εικόνες και κινούμενα σχέδια. Η επαλήθευση και η επικύρωση των αποτελεσμάτων περιλαμβάνονται επίσης σε αυτό το στάδιο.

Τύποι ανάλυσης FEA

1D ανάλυση (μοντέλα δέσμης) Η ανάλυση 1D αναφέρεται στην εφαρμογή μοντέλων που δημιουργούνται αποκλειστικά από μονοδιάστατα στοιχεία που αποτελούνται μόνο από δύο κόμβους, όπως στοιχεία δέσμης. Η ανάλυση 1D μπορεί να είναι καλή στην εξέταση της ανάλυσης πρώιμου σταδίου δομών που είναι συνήθως περίπλοκες στη μοντελοποίηση, όπως ένα αμάξωμα αυτοκινήτου ή ένα αεροσκάφος. Το μοντέλο δέσμης 1D μπορεί να βοηθήσει τους μηχανικούς να αξιολογήσουν γρήγορα τη δυναμική του αμαξώματος προτού η πλήρης γεωμετρία είναι έτοιμη για ανάλυση σε βαθύτερο επίπεδο.

2D ανάλυση (μοντέλα κελύφους) Οι μηχανικοί συνδυάζουν τη γεωμετρία με δισδιάστατα στοιχεία όπως ένα τετράγωνο ή τριγωνικό στοιχείο για σώματα λεπτού τοιχώματος, όπως μέρη κατασκευασμένα από λαμαρίνα. Οι ιδιότητες του στοιχείου καθορίζουν στη συνέχεια το πάχος του στοιχείου κελύφους που θα χρησιμοποιήσει ο επιλυτής για τον υπολογισμό της τάσης, των καταπονήσεων και άλλων αποτελεσμάτων. Οι προεπεξεργαστές FEA διαθέτουν αλγόριθμους γρήγορου πλέγματος που βοηθούν τους μηχανικούς να δημιουργήσουν ένα πλέγμα κελύφους στη γεωμετρία.

Τρισδιάστατη ανάλυση (στερεά μοντέλα) Για συμ παγή, χοντρή γεωμετρία, όπως ένα μπλοκ κινητήρα, οι μηχανικοί χρησιμοποιούν συμπαγή τρισδιάστατα στοιχεία για να αναπαραστήσουν τη γεωμετρία. Τα στοιχεία Tetra, πυραμίδας και εξάγωνα δημιουργούνται σε όλο το στερεό σώμα. Οι προεπεξεργαστές FEA διαθέτουν τα εργαλεία που χρειάζονται οι μηχανικοί για να δημιουργήσουν μοντέλα συμπαγούς πλέγματος.

Πολυφυσική FEA Το σύγχρονο FEA είναι κάτι περισσότερο από την απλή προσομοίωση ενός μεμονωμένου τομέα φυσικής. Σήμερα, η FEA έχει γίνει πολύ πιο διεπιστημονική επιτρέποντας στους μηχανικούς να συνδυάσουν διαφορετικές φυσικές μεταξύ τους, όπως αλληλεπίδραση ρευστο-δομής (FSI), θερμική-μηχανική προσομοίωση, δυναμική πολλαπλών σωμάτων με δομικά εύκαμπτα σώματα που βασίζονται σε Fe, ηλεκτρομηχανικά-θερμικά και πολλά άλλα. Η προσομοίωση πολυφυσικής έχει θεμελιώδη σημασία σε όλο και πιο πολύπλοκα προϊόντα που απαιτούν ολιστική μηχανική μεταξύ τομέων για την επίτευξη μέγιστης απόδοσης.

Εξερευνήστε σχετικά προϊόντα FEA

Δοκιμάστε το λογισμικό FEA δωρεάν

Simcenter 3D software γραφικά που αντιπροσωπεύουν ένα μοντέλο προσομοίωσης ενός σχεδίου τρακτέρ.

Δοκιμή Simcenter 3D

  • Μετατρέψτε γρήγορα τη γεωμετρία CAD σε χρησιμοποιήσιμη γεωμετρία για προσομοίωση
  • Συνδέστε αποτελεσματικά και λύστε τα μοντέλα σας για δομική ανάλυση για να αποκτήσετε πληροφορίες σχετικά με την απόδοση του σχεδιασμού Εν
  • ημερώστε γρήγορα το μοντέλο προσομοίωσης με Simcenter 3D software για να σχεδιάσετε αλλαγές ώστε να μπορείτε να προσομοιώσετε ξανά σε δευτερόλεπτα

Συχνές Ερωτήσεις

Μάθετε περισσότερα

Παρακολουθήστε

Διαδικτυακό σεμινάριο κατά παραγγελία | Επαναχρησιμοποίηση παλαιών δεδομένων πεπερασμένων στοιχείων για τη δημιουργία μοντέλων σε επίπεδο συστήματος Διαδικτυακό σεμινάριο

κατά παραγγελία | Εξορθ ολογισμός του σχεδιασμού πλοίων με

προσομοίωση και διαχείριση δεδομένων

Διαβάστε

Ιστολόγια | Ανακαλύψτε όλα τα ιστολόγια του Simcenter FEA Μηχανική

προσομοίωση | Πρόβλεψη μηχανικής απόδοσης σε πολλούς κλάδους χρησιμοποιώντας CA

E