有限元分析基本流程簡介

2017-03-18 by:CAE仿真在線來源:互聯網

本文主要講解有限元分析基本流程,目的是使每一位CAE人員都能夠從整體上認識有限元分析。

許多用戶第一印象可能是將有限元分析流程等同于軟件操作流程,例如建立幾何模型、劃分網格等,我們在以前的文章《ABAQUS熱電耦合分析實例》中介紹了ABAQUS/CAE的操作流程,用戶可以查看。本文中的有限元分析流程是從項目整體出發。

假設目前你在做設計的過程中遇到了一些問題,想通過有限元分析得到解決。由問題到解決的整個過程就構成了一個完整的有限元分析項目。整個流程如下:

一、需要解決什么問題

例如:

1)確認設計零件是否有足夠的靜強度,達到足夠強度后想進行輕量化的優化;

2)想確認電加熱器給定電壓及時間后材料的溫升,確認溫度后我們能否在保證溫度的前提下通過優化切刀結構降低加熱時間繼而降低能耗;

3)查看不同路面通過車輪、車架、座椅傳遞的振動是否會讓人產生不舒服的感覺,通過怎樣的改善我們可以降低不舒服感覺;

4)噴霧器在相同的外界條件下哪種噴嘴結構能夠產生更好的霧化效果;

5)其他。

通過有限元仿真分析我們可以對以上的問題進行分析,根絕結果進行進一步的優化,能夠有效的降低成本,調高工作效率。

二、問題分析,確認分析類型

針對我們要解決的問題,我們將問題進行分類,確認好分析類型。針對上面的四個問題我們將他們分別歸類為:靜態應力應變分析、熱電耦合分析、動力學振動分析(模態分析、頻響分析等)、CFD氣液二相分析。

不同的問題針對不同的類型,本文在此不再贅述。

三、建立合理的幾何模型

有限元仿真分析軟件不是“無所不能的”,模型越復雜分析過程中就越會出現結果不收斂、分析過程耗時等問題。這時候就需要我們人對分析對象進行簡化建模。主要包括盡量選取關心部件剔除非必要部件、簡化分析部件幾何模型(消除非必要銳角、補齊非必要孔、對稱截取等)、根據問題及分析進行降級處理(三維降二維、彈性體變為剛體等)。

四、確認材料屬性

一般通過通過資料查閱、實驗測試得到我們想要的材料屬性。

五、劃分合理網格

根據分析目的,建立合理網格,例如對關心部位或接觸部位進行網格細化、對應力容易集中的區域進行網格細化、選取合理網格類型等。在前面文章《ABAQUS基本模塊介紹(1)——Mesh Module》中介紹了網格模塊的使用和網格劃分的技巧。

六、確認邊界條件、相互作用

根據實際情況,用戶確認和簡化邊界條件、選擇合理的相互作用(約束、接觸),此部分用戶需要有足夠的重視,不當的邊界條件和相互作用很容易引起計算的不收斂。

七、處理分析結果

在仿真計算完成后,通過后處理進行結果處理,獲取我們關系的物理量,并通過我們的專業知識進行結果的理解和分析,確認結果是否準確,并與實驗進行對比,根據對比結果,有時候我們需要進行模型的修正。對結果的準確分析才能夠給我們提供指導實踐的結論。

八、優化設計

在獲取結果進行分析后,一些設計的缺陷便清晰而又量化地展現在了我們面前,我們可以根據結果依靠準確的建模進行一些設計優化。

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