Аналіз скінченних елементів

Аналіз скінченних елементів (FEA) успішно використовується для розробки продуктів протягом десятиліть. Поряд з цим постійно розроблялися підходи до моделювання високої точності та більш прагматичні, що дозволяє швидше отримувати досить точні результати.

Сьогодні інженери можуть і повинні вибрати рівень точності, який найкраще відповідає їхнім потребам, щоб відповісти на інженерні запитання з мінімальними обчислювальними зусиллями. Рівень точності коливається від високоточних методів моделювання, які дозволяють передбачити реальну поведінку в межах декількох відсотків або навіть менше, до швидких методів, які дозволяють швидко прогнозувати тенденції.

Сьогодні процеси сертифікації та перевірки інструментів моделювання FEA добре налагоджені. Вони залишаться критичним інгредієнтом прогресу FEA, її надійності та довіри до цифрових близнюків та її створення в нових сферах. Хоча прогностичне моделювання постійно зменшуватиме потребу в дорогих вимірюваннях та прототипуванні, воно і надалі вимагатиме суворих методів FE та перевірки найкращих практик за допомогою експериментів.

Навчання FEA вимагає часу, самовіддачі, ретельного вивчення та практики. Важливо зрозуміти основну фундаментальну фізику вашого домену, зрозуміти числові методи та їх обмеження та практикувати практичне використання фактичного програмного інструменту FEA. Завдяки автоматизації, збільшенню обчислювальної потужності та постійному вдосконаленню користувальницьких інтерфейсів у сучасному програмному забезпеченні FEA бар'єри для високоточності FEA ще більше зменшаться на всіх рівнях користувачів - змістивши сферу на вивчення результатів та прийняття рішень на основі моделювання. Також важливо зрозуміти фундаментальну фізичну динаміку, яка відбувається, щоб судити про результати та приймати значущі інженерні рішення на основі результатів FEA.

Програмне забезпечення FEA використовується в широкому діапазоні інженерних застосувань, коли є потреба зрозуміти або передбачити механічну фізику та її вплив на конструкцію продукту чи системи. У дизайні промислових продуктів аналіз скінченних елементів перейшов до імітації мультифізичної поведінки у складних геометріях, що дозволяє компаніям повністю зрозуміти та оптимізувати дизайн свого продукту практично перед створенням прототипу.

Галузі, де широко використовується аналіз скінченних елементів, включають:

• Аерокосмічна
• Автомобільні
• Споживча продукція
• Морський транспорт (конструкція кораблів, рухові системи та конструкція двигунів)
• Електроніка
• Енергетика (ядерна, нафтогазова та енергетична генерація)
• Будівельні послуги
• Науки про життя
• Турбомашини
• Спорт
• Інші загальні застосування, що включають конструкції, вібрації, електромагнетику, звук, тепло та потік рідини

Метод скінченних елементів означає те саме, що і аналіз скінченних елементів. Основна відмінність полягає в тому, що ФЕМ відноситься конкретніше до математичного методу. Але багато людей використовують терміни FEM і FEA як взаємозамінні.

Іноді інженери використовують ФЕМ, який також використовується для позначення моделі скінченних елементів, що в першу чергу означає сітчасту (1D, 2D або 3D) модель, яка також може включати навантаження та обмеження.