Skip to main content
Ta stran je prikazana z avtomatskim prevajanjem. Namesto tega glej v angleščini?

Analiza končnih elementov

Analiza končnih elementov (FEA) je virtualno modeliranje in simulacija izdelkov in sklopov za strukturne, zvočne, elektromagnetne ali toplotne zmogljivosti. FEA je praktična uporaba metode končnih elementov (FEM).

Kaj je analiza končnih elementov?

Analiza končnih elementov je modeliranje izdelkov in sistemov v virtualnem okolju za iskanje in reševanje potencialnih (ali obstoječih) težav z učinkovitostjo izdelka. FEA je praktična uporaba FEM, ki jo inženirji in znanstveniki uporabljajo za matematično modeliranje in numerično reševanje kompleksnih strukturnih, akustičnih, elektromagnetnih, toplotnih, tekočih in multifizikalnih problemov. Programska oprema FEA se lahko uporablja v številnih panogah, vendar se najpogosteje uporablja v letalski, avtomobilski, elektronski, industrijski strojni industriji, pomorski in potrošniški industriji.

Model končnih elementov (FE) obsega sistem točk, imenovanih »vozlišča«, ki tvorijo obliko zasnove. S temi vozlišči so povezani končni elementi, ki tvorijo mrežo končnih elementov in vsebujejo materialne in strukturne lastnosti modela, ki določajo, kako se bo odzval na določene pogoje. Gostota mreže končnih elementov se lahko razlikuje po celotnem materialu, odvisno od pričakovane spremembe stopenj napetosti na določenem območju. Regije, ki doživljajo velike spremembe stresa, običajno zahtevajo večjo gostoto mrežice kot tiste, ki imajo malo ali nič sprememb stresa. Zanimivosti lahko vključujejo prelomne točke predhodno preizkušenega materiala, filete, vogale, zapletene podrobnosti in območja z visoko napetostjo.

Sorodni izdelki: Simcenter 3D | Simcenter Nastran | Simcenter Femap | Simcenter MAGNET | Oblikovanje e-stroja Simcenter | Simcenter FLOEFD za NX

Person wearing VR headset with holographic interface projection
Vizualni prikaz Simcenter Nastran software, vrhunskega reševalca metode končnih elementov (FEM).

Izkoristite FEA za izboljšanje učinkovitosti vašega izdelka

Oglejte si, kako drugi uporabljajo FEA za oblikovanje inovacij s Simcenter.

Odkrijte prednosti

FEA je dobro uveljavljena metodologija, ki se pogosto uporablja za nadomestitev ali dopolnitev eksperimentalnih in analitičnih metod za pomoč pri inženirskem načrtovanju in analizi vsakodnevnih izdelkov. V primerjavi z izdelavo prototipov in poskusi ponujajo simulacije, ki temeljijo na FEA, naslednje prednosti.

Povečajte zmogljivost

Analiza končnih elementov vam omogoča hitro analizo in raziskovanje inženirskih možnosti za večjo zmogljivost izdelka.

Zmanjšanje časa

Analiza končnih elementov vam pomaga, da optimizirane zasnove izdelkov prinesete na trg hitreje kot metoda izdelave in testiranja.

Zmanjšanje stroškov

Z uporabo analize končnih elementov lahko znatno zmanjšate stroške razvoja izdelka v primerjavi s tradicionalnimi fizičnimi postopki testiranja na osnovi prototipov.

Koraki v procesu simulacije FEA

Ne glede na uporabljeno programsko opremo večina simulacij FEA sledi tem splošnim korakom.

3D model okvirja avtomobila z vizualno preslikavo toplote iz Simcenter 3D software.

Predhodna obdelava

Faza predobdelave vključuje urejanje geometrije in njeno pripravo na simulacijo. V postopku, imenovanem mrežjenje, orodje za predobdelavo pretvori oblikovno geometrijo v majhne končne elemente, preden uporabi lastnosti materiala, obremenitve, omejitve in parametre simulacije.

Programska oprema za simulacijo CFD začne iterativno reševati diskretizirane enačbe s pomočjo reševalca CFD.

Reševanje

Programska oprema za simulacijo FEA začne iterativno reševati diskretizirane enačbe s pomočjo reševalca. Ta korak lahko zahteva veliko časa ali računalniških virov. Za zapletene simulacije se več podjetij obrne na računalništvo v oblaku kot stroškovno učinkovito rešitev tega vprašanja.

Linearna analiza vizualne mehanske strukture iz Simcenter 3D software.

Naknadna obdelava

Ko je reševanje končano, je naslednji korak kakovostna in kvantitativna analiza in vizualizacija rezultatov simulacije z uporabo poročil, monitorjev, ploskev, 2D/3D slik in animacij. V to fazo sta vključena tudi preverjanje in potrjevanje rezultatov.

Vrste analize FEA

1D analiza (modeli žarkov)
1D analiza se nanaša na uporabo modelov, ustvarjenih izključno z enodimenzionalnimi elementi, sestavljenimi iz samo dveh vozlišč, kot so elementi žarka. 1D analiza je lahko dobra za pregled zgodnje faze analize struktur, ki so običajno zapletene za modeliranje, kot sta karoserija avtomobila ali letalski okvir. Model 1D žarka lahko inženirjem pomaga hitro oceniti dinamiko karoserije, preden je celotna geometrija pripravljena za globlje analizo.

2D analiza (modeli lupin)
Inženirji povezujejo geometrijo z dvodimenzionalnimi elementi, kot je štirikotni ali trikotni element za tankostenska telesa, kot so deli iz pločevine. Lastnosti elementa nato določijo debelino elementa lupine, ki ga bo reševalec uporabil za izračun napetosti, napetosti in drugih rezultatov. Predprocesorji FEA imajo algoritme hitrega povezovanja, ki inženirjem pomagajo ustvariti mrežo lupine na geometriji.

3D analiza (trdni modeli)
Za trdno, debelo geometrijo, kot je blok motorja, inženirji uporabljajo trdne tridimenzionalne elemente za predstavitev geometrije. Tetra, piramida in šesterokotni elementi so ustvarjeni po celotnem trdnem telesu. Predprocesorji FEA imajo orodja, ki jih inženirji potrebujejo za ustvarjanje modelov trdne mreže.

Multifizika FEA
Sodobna FEA je več kot le posamezna simulacija ene domene fizike. Danes je FEA postal veliko bolj multidisciplinaren, saj inženirjem omogoča povezovanje različnih fizik, kot so interakcija tekočina-struktura (FSI), toplotno-mehanska simulacija, dinamika več teles s strukturnimi fleksibilnimi telesi, ki temeljijo na Fe, elektromehansko-termična in drugo. Multifizikalna simulacija je bistvenega pomena pri vse bolj zapletenih izdelkih, ki zahtevajo celosten meddomenski inženiring za doseganje največje zmogljivosti.

Raziščite izdelke, povezane s FEA

Brezplačno preizkusite programsko opremo FEA

Simcenter 3D vizualni prikazi programske opreme, ki predstavljajo simulacijski model zasnove traktorja.

Simcenter 3D preskusna različica

  • Hitro pretvorite geometrijo CAD v uporabno geometrijo za simulacijo
  • Učinkovito povežite in rešite svoje modele za strukturno analizo, da pridobite vpogled v zmogljivost oblikovanja
  • Hitro posodobite simulacijski model s Simcenter 3D software za načrtovanje sprememb, tako da lahko v nekaj sekundah znova simulirate

Pogosto zastavljena vprašanja

Izvedite več

Oglejte si

Spletni seminar na zahtevo | Ponovna uporaba zapuščenih podatkov končnih elementov za ustvarjanje modelov na sistemski ravni

Spletni seminar na zahtevo | Racionalizacija načrtovanja ladij s simulacijo in upravljanjem podatkov

Poslušaj

Podcast | Napredek pri oblikovanju in simulaciji elektromotorjev z Adrianom Perregauxom

Podcast | Izvršljivi digitalni dvojčki: pametna ura za stroje

Preberi

Blogi | Odkrijte vse bloge Simcenter FEA

Mehanska simulacija | Napovejte mehanske zmogljivosti v več disciplinah z uporabo CAE