Введення Аналіз кінцевих елементів

Наступні чотири серії статей було опубліковано в бюлетені Американського товариства інженерів-механіків (ASME). Вона служить в якості введення в останні дисципліни аналіз відомий як метод кінцевих елементів. Автор технічного консультанта та експерта-свідка, що спеціалізується на аналіз методом кінцевих елементів.

аналіз методом кінцевих елементів: вступ
Стів roensch, президент roensch & партнери

Перший у серії з чотирьох частин

Аналіз методом кінцевих елементів (FEA) є порівняно недавно дисципліни перетину кордону з математики, фізики, техніці та інформатики. Цей метод має широке застосування і користується широким використанням в структурних, теплових і рідини областей аналізу. Метод кінцевих елементів складається з трьох основних етапів: (1) попередня обробка, в якій аналітик розробляє звичайно-елементної сітки розділити предмет геометрію на піддомени для математичного аналізу, і застосовує властивості матеріалу і граничних умов (2) рішення , протягом якого програма отримує керівних матричних рівнянь з моделі і вирішує для первинного кількостях, і (3) пост-обробки, в якій аналітик перевіряє правильність рішення, перевіряє значення первинного кількостях (наприклад, переміщення і напруг), і отримує і розглядає додаткові кількості (наприклад, спеціалізовані напруги та індикатори помилок).

Переваги FEA численні і важливі. Нова концепція дизайну може бути змодельована, щоб визначити його реальну поведінку світі під різними середовищами навантаженням, і тому можуть бути уточнені до створення креслень, коли кілька доларів були здійснені і змінами коштують недорого. Після детальної моделі CAD була розроблена, ЗЕД може аналізувати дизайн докладніше, заощаджуючи час і гроші за рахунок скорочення кількості дослідних зразків. Існуючий продукт, який переживає проблемне поле, або просто удосконалюються, можуть бути проаналізовані для прискорення інженерних змін і знизити його вартість. Крім того, ЗЕД може бути виконана на більш доступними комп’ютерних робочих станцій і персональних комп’ютерів, і професійну допомогу доступна.

Важливо також знати про обмеження, ЗЕД. Комерційні пакети програмного забезпечення та необхідного обладнання, що бачили значне зниження цін, як і раніше потрібні значні інвестиції. Метод може зменшити тестування продукту, але не може повністю замінити його. Напевно, найголовніше, недосвідчений користувач може доставити неправильних відповідей, на якій дорогі рішення будуть грунтуватися. ЗЕД є вимогливим інструментом, в тому, що аналітик повинен добре володіти не тільки в еластичності або рідини, але і в математиці, інформатиці, і, особливо, метод кінцевих елементів себе.

Який пакет ЗЕД використовувати це питання, яке не може розглядатися в цій короткій дискусії, і вибір пов’язаний особистими уподобаннями, а також функціональність пакета. Куди бігти пакету залежить від типу виконуваних аналізів. Типове рішення кінцевих елементів потрібно швидкий сучасний дискової підсистеми для забезпечення прийнятної продуктивності. Вимоги до пам’яті, звичайно, залежить від коду, але в інтересах продуктивності, чим більше тим краще, з 512 Мбайт до 8 Гбайт на користувача представника діапазоні. Обчислювальна потужність є заключним ланкою в ланцюзі продуктивності, з тактовою частотою, кеш, конвеєрна і Multi-Processing все це сприяє в нижньому рядку. Ці аналізи можуть працювати протягом декількох годин на найшвидших систем, так що обчислювальні потужності має істотне значення.

Один аспект часто упускається з виду при вході в кінцевій області елементом є освіта. Без належної підготовки за методом кінцевих елементів і конкретного пакету ЗЕД, новий користувач не буде продуктивним у розумній кількості часу, а насправді може з тріском провалилися. Очікувати присвятити один-два тижні вперед, і ще один, щоб два тижні протягом першого року, або в класі або навчання самодопомоги. Важливо також, що користувачеві мати базові знання операційної системи комп’ютера.

Стаття в наступному місяці будемо вдаватися в подробиці на попередню обробку фази методом кінцевих елементів.

Copyright 2005 Roensch & Associates. Всі права захищені.