Skip to main content
Táto stránka sa zobrazuje použitím automatického prekladu. Zobraziť namiesto toho v Angličtine?

Analýza konečných prvkov

Analýza

konečných prvkov (FEA) je virtuálne modelovanie a simulácia produktov a zostáv pre konštrukčný, akustický, elektromagnetický alebo tepelný výkon. FEA je praktická aplikácia metódy konečných prvkov (FEM).

Čo je analýza konečných prvkov?

Analýza konečných prvkov je modelovanie produktov a systémov vo virtuálnom prostredí s cieľom nájsť a vyriešiť potenciálne (alebo existujúce) problémy s výkonnosťou produktu. FEA je praktická aplikácia FEM, ktorú používajú inžinieri a vedci na matematické modelovanie a numerické riešenie zložitých štrukturálnych, akustických, elektromagnetických, tepelných, tekutinových a multifyzikálnych problémov. Softvér FEA môže byť použitý v širokej škále priemyselných odvetví, ale najčastejšie sa používa v leteckom, automobilovom priemysle, elektronike, priemyselných strojov, námorných a spotrebných výrobkoch.

Model konečných prvkov (FE) obsahuje systém bodov nazývaných „uzly“, ktoré tvoria tvar konštrukcie. S týmito uzlami sú spojené konečné prvky, ktoré tvoria sieť konečných prvkov a obsahujú materiálové a štrukturálne vlastnosti modelu, ktoré definujú, ako bude reagovať na určité podmienky. Hustota sieťoviny konečných prvkov sa môže v celom materiáli líšiť v závislosti od očakávanej zmeny úrovne napätia v konkrétnej oblasti. Regióny, ktoré zažívajú veľké zmeny v strese, zvyčajne vyžadujú vyššiu hustotu ôk ako tie, v ktorých sa vyskytujú malé alebo žiadne zmeny stresu. Medzi body záujmu môžu patriť body lomu predtým testovaného materiálu, filé, rohy, zložité detaily a oblasti s vysokým namáhaním.

Súvisiace produkty: Simcenter 3D | Simcenter Nastran | Simcenter Femap | Simcenter Magnet gt; | Dizajn elektronického stroja Simcenter | Simcenter FLOEFD pre NX

Person wearing VR headset with holographic interface projection
Vizuálne Simcenter Nastran software, hlavný riešiteľ metódy konečných prvkov (FEM).

Využite FEA na zlepšenie výkonu vášho produktu

Pozrite sa, ako ostatní používajú FEA na vytváranie inovácií pomocou Simcenter.

Odhaľte výhody

FEA je dobre zavedená metodika, ktorá sa často používa na nahradenie alebo doplnenie experimentálnych a analytických metód na pomoc pri inžinierskom návrhu a analýze každodenných výrobkov. V porovnaní s prototypom a experimentmi ponúkajú simulácie založené na FEA nasledujúce výhody.

Zvýšte výkon

Analýza konečných prvkov vám umožňuje rýchlo analyzovať a preskúmať inžinierske možnosti pre zvýšenie výkonu produktu.

Zníženie času

Analýza konečných prvkov vám pomôže priniesť optimalizované návrhy produktov na trh rýchlejšie ako metóda zostavovania a testovania.

Zníženie nákladov

Využitím analýzy konečných prvkov môžete výrazne znížiť náklady na vývoj produktov v porovnaní s tradičnými testovacími procesmi založenými na fyzických prototypoch.

Kroky v procese simulácie FEA

Bez ohľadu na použitý softvér väčšina simulácií FEA riadi týmito všeobecnými krokmi.

3D model rámu vozidla s vizuálnym mapovaním tepla od Simcenter 3D software.

Predbežné spracovanie

Fáza predspracovania zahŕňa úpravu geometrie a jej prípravu na simuláciu. V procese označovanom ako sieťovanie prevádza nástroj predbežného spracovania konštrukčnú geometriu na malé konečné prvky pred použitím vlastností materiálu, zaťaženia, obmedzení a simulačných parametrov.

Simulačný softvér CFD začína iteratívne riešiť diskretizované rovnice pomocou riešiteľa CFD.

Riešenie

Simulačný softvér FEA začína iteratívne riešiť diskretizované rovnice pomocou riešiteľa. Tento krok môže vyžadovať značný čas alebo výpočtové zdroje. Pre komplexné simulácie sa viac podnikov obracia na cloud computing ako nákladovo efektívne riešenie tohto problému.

Lineárna analýza mechanickej štruktúry vizuálnej z Simcenter 3D software.

Následné spracovanie

Po dokončení riešenia je ďalším krokom analýza a vizualizácia výsledkov simulácie kvalitatívne a kvantitatívne pomocou správ, monitorov, grafov, 2D/3D obrázkov a animácií. V tejto fáze je zahrnuté aj overovanie a validácia výsledkov.

Typy analýzy FEA

1D analýza (modely lúčov) Analýza 1D sa týka použitia modelov vytvorených výlučne jednorozmernými prvkami pozostávajúcimi iba z dvoch uzlov, ako sú prvky lúča. 1D analýza môže byť dobrá pri počiatočnej analýze štruktúr, ktoré sú typicky komplikované na modelovanie, ako je karoséria automobilu alebo rám lietadla. Model 1D lúča môže pomôcť inžinierom rýchlo posúdiť dynamiku karosérie skôr, ako je celá geometria pripravená na analýzu na hlbšej úrovni.

2D analýza (modely plášťa) Inžinieri spájajú geometriu dvojrozmernými prvkami, ako je štvorkolík alebo trojuholníkový prvok pre tenkostenné telesá, ako sú časti vyrobené z plechu. Vlastnosti prvku potom definujú hrúbku prvku plášťa, ktorý riešiteľ použije na výpočet napätia, napätia a ďalších výsledkov. Preprocesory FEA majú algoritmy rýchleho sieťovania, ktoré pomáhajú inžinierom vytvoriť plášťovú sieť na geometrii.

3D analýza (pevné modely) Pre pevnú a robustnú geometriu, ako je blok motora, inžinieri používajú na reprezentáciu geometrie pevné trojrozmerné prvky. Tetra, pyramída a šesťhranné prvky sú vytvorené v celom pevnom tele. Preprocesory FEA majú nástroje, ktoré inžinieri potrebujú na vytvorenie modelov z pevnej siete.

Multifyzika FEA Modern FEA je viac než len simulácia jednej fyzikálnej domény jednotlivo. Dnes sa FEA stala oveľa multidisciplinárnejšou tým, že umožňuje inžinierom spájať rôzne fyziky, ako je interakcia tekutina-štruktúra (FSI), tepelno-mechanická simulácia, dynamika viacerých telies so štrukturálnymi flexibilnými telesami založenými na FE, elektromechanicko-tepelné a ďalšie. Multifyzikálna simulácia má zásadný význam v čoraz zložitejších produktoch vyžadujúcich holistické inžinierstvo medzi doménami na dosiahnutie maximálneho výkonu.

Preskúmajte produkty súvisiace s FEA

Vyskúšajte softvér FEA zadarmo

Simcenter 3D software vizuálne prvky predstavujúce simulačný model konštrukcie traktora.

Simcenter 3D skúšobná verzia

  • Rýchlo transformujte geometriu CAD na použiteľnú geometriu pre simul
  • áciu Efek
  • tívne zmesujte a riešte svoje modely na štrukturálnu analýzu, aby ste získali prehľad o výkonnosti dizajnu
  • R
  • ýchlo aktualizujte simulačný model pomocou Simcenter 3D software navrhnúť zmeny, aby ste mohli znova simulovať v priebehu niekoľkých sekúnd

Často kladené otázky

Prečítajte si viac

Pozrite si

Webinár na požiadanie | Opä tovné použitie starších údajov konečných prvkov na vytvorenie modelov na úrovni systému Webinár na požiadanie | Zjednoduš

enie dizajnu lode pomocou simulácie

a správy údajov

Počúvajte

Podcast | Pokročenie dizajnu a simulácie elektrických motorov s Adrian Perreg

aux Podcast | Executable Digital Twins: Inteligentné hodinky pre stroje

Prečítajte si