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【知识普及】有关有限元分析的那些基本认识_有限元分析找【元王】——CAE应用解决方案专家

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关键词：有限元、 CAE、 CFD、
描述：有限元科技是以计算机辅助工程CAE为主业，以工程仿真软件开发为核心，集CAE培训、CAE咨询、CAE软件研发与销售为一体的高科技企业。元王能够为企业进行以下有限元分析服务：结构强度有限元分析、结构优化有限元分析、疲劳有限元分析、散热有限元分析、流体有限元分析、高频电磁有限元分析、机械运动有限元分析、声学有限元分析等。
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【 知 识 普 及 】 有 关 有 限 元 分 析 的 那 些 基 本 认 识 _ 有 限 元 分 析 找 【 元 王 】 — — C A E 应 用 解 决 方 案 专 家 C A E 应 用 解 决 方 案 专 家 4 0 0 6 0 4 6 6 3 6 仿 真 云 平 台 首 页 C A E 分 析 有 限 元 分 析 C F D 分 析 热 分 析 模 流 分 析 电 磁 分 析 铸 造 分 析 金 属 成 型 分 析 优 化 分 析 疲 劳 分 析 C A E 培 训 C A E 仿 真 实 训 C A E 软 件 培 训 C A E 体 验 培 训 C A E 企 业 培 训 C A E 软 件 A b a q u s 软 件 功 能 强 大 的 非 线 性 分 析 软 件 。 
 H y p e r f o r m 软 件 功 能 全 面 的 金 属 薄 板 成 型 仿 真 平 台 。 
 F l o t h e r m 软 件 全 球 领 先 的 电 子 元 器 件 及 系 统 热 设 计 仿 真 软 件 O p t i S t r u c t 软 件 O p t i S t r u c t 是 一 个 屡 获 殊 荣 的 概 念 设 计 和 结 构 优 化 有 限 元 . . . H y p e r M e s h 软 件 A l t a i r H y p e r M e s h 是 一 个 高 性 能 的 有 限 元 前 处 理 器 . . . D e f o r m 软 件 D E F O R M 是 一 套 基 于 有 限 元 分 析 方 法 的 专 业 工 艺 仿 真 系 统 ， 用 于 . . . M o l d e x 3 D 软 件 M o l d e x 3 D 为 全 球 塑 料 射 出 成 型 产 业 中 的 C A E 模 流 软 . . . P r o C A S T 软 件 在 整 个 制 造 业 ， 铸 造 过 程 仿 真 模 拟 现 在 已 作 为 一 个 重 要 的 产 品 设 计 和 . . . F e S a f e 软 件 F e s a f e 是 一 个 强 大 的 、 全 面 的 、 容 易 使 用 的 一 系 列 疲 劳 分 析 . . . A n s o f t Q 3 D E x t r a c t o r 软 件 Q 3 D 提 取 器 结 合 H F S S ， A n s o f t D e s i g n e r . . . P A M C R A S H 软 件 P A M C R A S H 2 G 是 E S I 集 团 新 一 代 的 碰 撞 模 拟 分 析 软 件 . . . C S T — 电 磁 仿 真 工 具 平 台 C S T 工 作 室 套 装 是 一 个 强 大 的 电 磁 仿 真 平 台 ， 具 有 十 分 精 确 和 高 . . . 元 王 软 件 软 件 二 次 开 发 服 务 元 王 二 次 开 发 在 C A T I A 、 C r e o 、 N X 、 H y p e r m e s h . . . 元 王 电 池 包 前 处 理 软 件 有 限 元 科 技 自 主 开 发 的 新 能 源 电 池 包 前 处 理 C A E 软 件 。 
 元 王 连 接 器 分 析 软 件 基 于 达 A b a q u s 软 件 二 次 开 发 出 来 一 款 连 接 器 行 业 C A E 软 件 。 
 元 王 手 机 前 处 理 软 件 元 王 手 机 C A E 前 处 理 二 次 开 发 的 优 势 体 现 在 流 程 自 动 化 、 提 高 分 析 . . . 元 王 R D S 精 益 设 计 评 审 高 可 靠 性 管 控 平 台 行 业 解 决 方 案 汽 车 行 业 电 子 电 器 手 机 行 业 新 能 源 机 械 重 工 航 天 航 空 生 物 医 疗 土 木 建 筑 石 油 化 工 海 洋 船 舶 C A E 资 料 技 术 文 档 视 频 资 料 新 闻 资 讯 行 业 信 息 公 司 动 态 市 场 活 动 关 于 我 们 公 司 简 介 愿 景 使 命 发 展 历 程 为 什 么 选 择 我 们 加 入 我 们 联 系 我 们 隐 私 政 策 首 页 > 新 闻 资 讯 > 行 业 信 息 新 闻 资 讯 N e w s 行 业 信 息 公 司 动 态 市 场 活 动 相 关 阅 读 R E L A T E D R E A D I N G 商 业 航 天 行 业 迎 来 利 好 ， 产 业 链 将 会 有 一 次 重 . . . 就 在 昨 天 ， 广 东 省 人 民 政 府 办 公 厅 印 发 《 广 东 . . . C A E 仿 真 分 析 误 差 主 要 来 源 有 哪 些 ？ 在 工 程 领 域 ， C A E 仿 真 分 析 的 结 果 往 往 受 到 . . . 从 华 为 三 折 叠 屏 手 机 的 爆 火 ， 我 看 到 了 中 国 企 . . . 作 为 消 费 者 ， 我 们 客 观 去 看 待 这 些 新 产 品 ， 不 . . . C A E 软 件 二 次 开 发 究 竟 能 带 来 哪 些 好 处 ？ 在 竞 争 日 益 激 烈 的 今 天 ， 企 业 如 何 保 持 技 术 领 . . . 新 型 工 业 化 推 进 中 ， C A E 将 助 企 业 一 臂 之 力 新 型 工 业 化 是 指 不 断 融 入 新 技 术 、 新 业 态 、 新 . . . 猜 你 喜 欢 Y O U M A Y A L S O L I K E A b a q u s 与 A n s y s 哪 个 好 ？ 有 限 元 软 件 分 析 有 限 元 分 析 F E A 和 计 算 流 体 动 力 学 C F D 的 区 别 与 联 系 干 货 丨 A B A Q U S 中 单 元 类 型 的 选 择 从 有 限 元 仿 真 分 析 F E A 到 人 工 智 能 A I 你 知 道 多 少 ？ 基 于 A b a q u s 的 螺 栓 预 紧 力 仿 真 分 析 【 知 识 普 及 】 有 关 有 限 元 分 析 的 那 些 基 本 认 识 有 限 元 ： 2 0 1 7 1 2 1 1 0 9 : 5 0 : 5 5 阅 读 数 ： 3 3 7 9 分 享 到 ：   在 有 限 元 分 析 领 域 ， 大 家 似 乎 看 到 过 很 多 缩 写 ， 比 如 C A E 、 F E M 、 F E 、 C F D 、 F E A 等 等 ， 但 从 英 文 全 程 来 看 其 实 他 们 区 别 不 大 。 
 比 如 C A E ， 英 文 全 称 是 C o m p u t e r A i d e d E n g i n e e r i n g ， 即 计 算 机 辅 助 工 程 ； F E M ， F i n i t e E l e m e n t M e t h o d ， 即 有 限 元 方 法 ； F E A ， F i n i t e E l e m e n t A n a l y s i s ， 有 限 元 分 析 ； C F D ， C o m p u t a t i o n a l F l u i d D y n a m i c s ， 计 算 机 流 体 动 力 学 。 
 可 以 看 出 ， 除 了 C F D 强 调 流 体 以 外 ， F E A 、 C A E 、 F E M 其 实 都 是 一 个 范 畴 的 ， 即 有 限 元 法 相 关 ， 其 实 C F D 也 是 他 们 的 一 个 分 支 。 
 为 了 统 一 ， 我 们 取 F E A 为 有 限 元 分 析 的 简 称 。 
   什 么 是 F E A 呢 ？ 我 们 来 简 单 介 绍 一 下 。 
   在 数 学 上 ， 有 限 元 方 法 （ F i n i t e E l e m e n t M e t h o d ） 是 一 种 为 偏 微 分 方 程 的 边 界 值 问 题 寻 找 近 似 解 的 数 值 计 算 方 法 ， 既 然 是 数 值 计 算 方 法 ， 所 以 是 没 有 精 确 解 的 。 
 它 将 一 个 区 域 分 成 简 单 的 小 单 元 ， 这 些 小 单 元 称 为 有 限 元 ， 并 使 用 各 种 微 积 分 的 各 种 求 解 方 法 在 最 小 误 差 函 数 下 求 解 问 题 。 
 类 似 于 连 接 许 多 小 段 直 线 可 以 近 似 逼 近 一 个 圆 一 样 ， 有 限 元 法 综 合 每 个 小 单 元 的 方 程 去 近 似 逼 近 整 个 大 范 围 内 的 方 程 域 。 
   离 散 化 实 例 ：   这 个 比 喻 我 想 大 家 都 容 易 理 解 ， 通 过 无 限 个 三 角 形 去 逼 近 一 个 圆 形 ， 由 数 学 的 极 限 可 知 ， 只 要 三 角 形 最 够 多 ， 误 差 就 会 趋 向 于 0 。 
 而 实 际 模 型 就 是 通 过 很 多 微 小 的 实 体 或 平 面 单 元 去 逼 近 的 ， 那 么 实 际 模 型 可 以 用 无 限 个 单 元 去 逼 近 吗 ， 显 然 是 不 可 能 的 （ 单 元 划 分 大 小 的 选 择 会 在 后 续 详 细 讲 解 ） 。 
 离 散 化 以 后 ， 单 元 间 是 通 过 节 点 相 连 接 点 ， 这 个 连 接 节 点 是 非 常 重 要 的 ， 因 为 ：   在 计 算 机 求 解 时 ， 每 个 节 点 都 是 输 入 / 输 出 源   加 载 力 会 在 相 互 连 接 的 节 点 间 传 递   如 下 图 ， 每 个 单 元 都 由 相 应 的 控 制 方 程 所 诠 释 ， 而 节 点 是 沟 通 这 些 方 程 的 媒 介 ， 有 了 节 点 ， 就 能 构 造 庞 大 的 模 型   下 面 说 说 一 般 的 F E A 分 析 流 程 如 下 ：   举 个 例 子 ：   有 限 元 分 析 的 对 象 是 现 实 世 界 中 的 物 理 模 型 ， 当 我 们 面 对 一 个 实 际 的 对 象 时 ， 我 们 首 先 要 做 的 是 构 建 数 学 模 型 ， 比 如 上 面 推 车 的 例 子 ， 我 们 要 先 分 析 出 模 型 的 受 力 ， 从 物 理 系 统 到 数 学 模 型 的 理 想 化 是 第 一 步 ， 我 们 要 做 到 ：   理 解 物 理 系 统 的 力 学 形 式   使 用 理 论 物 理 的 方 法 建 立 数 学 关 系   理 解 数 学 模 型 背 后 的 隐 含 假 设   获 得 分 析 所 需 的 边 界 条 件 （ 如 约 束 和 加 载 力 ）   这 里 我 们 最 需 要 的 就 是 边 界 条 件 ， 有 了 边 界 条 件 我 们 才 能 在 后 续 施 加 正 确 的 条 件 来 求 解 。 
   有 了 模 型 ， 那 么 我 们 就 该 离 散 化 了 ， 也 就 是 划 分 网 格 了 ， 那 么 我 们 就 直 接 划 分 网 格 吗 ， 这 是 初 学 者 容 易 犯 的 错 误 ， 拿 到 一 个 模 型 就 开 始 划 分 网 格 ， 而 且 我 猜 几 乎 都 是 3 D 四 面 体 网 格 。 
   我 得 告 诉 大 家 ， 有 限 元 分 析 最 费 时 的 部 分 就 是 划 分 网 格 ， 网 格 划 分 好 了 ， 后 面 求 解 就 是 分 分 钟 的 事 情 ， 大 不 了 就 是 等 计 算 机 算 完 。 
 为 了 获 得 可 靠 的 结 果 又 节 约 求 解 时 间 ， 复 杂 的 模 型 划 分 甚 至 能 耗 去 几 小 时 ， 几 天 或 者 几 周 的 时 间 。 
   一 般 来 说 ， 3 D 六 面 体 网 格 会 比 3 D 四 面 体 来 得 精 确 ， 3 D 四 面 体 网 格 是 非 结 构 化 网 格 （ 和 节 点 相 连 的 网 格 类 型 不 相 同 ， 比 如 一 个 四 面 体 和 六 面 体 共 用 了 同 一 个 节 点 ） ， 3 D 六 面 体 网 格 是 结 构 化 网 格 （ 和 节 点 相 连 的 网 格 类 型 相 同 ） 。 
   非 结 构 化 网 格 最 大 的 特 点 是 能 划 分 任 意 复 杂 的 模 型 ， 而 且 时 间 快 ， 但 网 格 比 结 构 化 网 格 多 几 倍 ， 求 解 时 间 会 很 慢 ， 而 且 结 果 的 收 敛 性 没 有 结 构 化 网 格 好 。 
 如 下 图 ：   如 果 网 格 划 分 不 好 ， 结 果 会 大 相 径 庭 。 
 所 以 面 对 一 个 模 型 我 们 要 综 合 考 虑 各 种 因 素 来 选 择 划 分 的 网 格 类 型 ， 况 且 除 了 3 D 单 元 以 外 ， 还 有 1 D 和 2 D 单 元 ， 不 同 的 场 合 选 择 也 是 不 一 样 的 。 
   其 实 大 多 数 情 况 下 我 们 会 采 用 3 D 四 面 体 网 格 ， 但 不 是 所 有 样 子 的 3 D 四 面 体 网 格 都 是 可 行 的 ， 我 们 需 要 检 查 其 各 种 参 数 ， 比 如 长 宽 比 ， 扭 曲 系 数 ， 雅 可 比 因 子 等 等 ， 只 有 通 过 一 定 的 参 数 检 查 ， 我 们 才 能 保 证 结 果 的 准 确 。 
   另 外 在 划 分 网 格 以 前 ， 我 们 还 要 对 模 型 进 行 处 理 ， 也 称 为 模 型 理 想 化 ， 既 要 把 对 分 析 结 果 没 什 么 影 响 的 结 构 给 去 掉 ， 比 如 细 小 孔 和 其 它 细 微 结 构 ， 还 有 就 是 有 问 题 的 地 方 比 如 破 面 等 要 修 复 。 
   为 什 么 这 样 做 呢 ， 在 F E A 分 析 领 域 有 这 样 一 句 话 ： T h e d e t a i l o f m o d e l i s a d r e a m o f C A D d e s i g n e r ， b u t a n i g h t m a r e o f C A E e r （ 模 型 的 细 节 是 C A D 设 计 人 员 的 梦 想 ， 却 是 C A E 仿 真 人 员 的 恶 梦 ） 。 
   可 见 ， 如 果 一 个 结 构 太 过 于 细 微 ， 那 么 网 格 划 分 是 很 难 成 功 的 ， 所 以 我 们 要 先 理 想 化 地 去 除 ， 因 为 这 些 细 节 对 结 果 是 没 有 多 大 影 响 的 。 
   网 格 划 分 的 好 ， 边 界 条 件 也 有 了 ， 那 么 后 面 的 求 解 和 后 处 理 也 就 变 得 很 简 单 了 。 
   本 文 出 自 深 圳 有 限 元 科 技 有 限 公 司 官 网 ： w w w . f e a t e c h . c o m . c n 转 载 请 注 明 上 一 篇 : C A E 转 折 点 — 提 高 工 作 效 率 下 一 篇 : 【 精 华 分 享 】 主 流 C A E 前 后 处 理 软 件 介 绍 大 全 C A E 分 析 有 限 元 分 析 C F D 分 析 热 分 析 模 流 分 析 电 磁 分 析 铸 造 分 析 金 属 成 型 分 析 优 化 分 析 疲 劳 分 析 C A E 培 训 C A E 仿 真 实 训 C A E 软 件 培 训 C A E 体 验 培 训 C A E 企 业 培 训 C A E 软 件 A b a q u s O p t i S t r u c t P A M C R A S H H y p e r M e s h M o l d e x 3 D F l o t h e r m A n s o f t Q 3 D . . . H y p e r f o r m D e f o r m F e S a f e P r o C A S T C S T 元 王 软 件 二 次 开 发 元 王 R D S 精 益 设 计 评 审 元 王 手 机 前 处 理 软 件 元 王 连 接 器 软 件 元 王 电 池 包 前 处 理 软 件 解 决 方 案 汽 车 行 业 电 子 电 器 手 机 行 业 新 能 源 机 械 重 工 航 天 航 空 生 物 医 疗 土 木 建 筑 石 油 化 工 海 洋 船 舶 C A E 资 料 技 术 文 档 视 频 资 料 新 闻 资 讯 行 业 信 息 公 司 动 态 市 场 活 动 关 于 我 们 公 司 简 介 愿 景 使 命 发 展 历 程 为 什 么 选 择 我 们 加 入 我 们 联 系 我 们 隐 私 政 策 扫 一 扫 二 维 码 关 于 我 们 | 网 站 地 图 | 隐 私 政 策 | 合 作 : 2 0 3 9 3 6 3 8 6 0 C o p y r i g h t © 2 0 1 7 深 圳 市 有 限 元 科 技 有 限 公 司