有限元分析基本流程简介

2017-03-18 by:CAE仿真在线来源:互联网

本文主要讲解有限元分析基本流程,目的是使每一位CAE人员都能够从整体上认识有限元分析。

许多用户第一印象可能是将有限元分析流程等同于软件操作流程,例如建立几何模型、划分网格等,我们在以前的文章《ABAQUS热电耦合分析实例》中介绍了ABAQUS/CAE的操作流程,用户可以查看。本文中的有限元分析流程是从项目整体出发。

假设目前你在做设计的过程中遇到了一些问题,想通过有限元分析得到解决。由问题到解决的整个过程就构成了一个完整的有限元分析项目。整个流程如下:

一、需要解决什么问题

例如:

1)确认设计零件是否有足够的静强度,达到足够强度后想进行轻量化的优化;

2)想确认电加热器给定电压及时间后材料的温升,确认温度后我们能否在保证温度的前提下通过优化切刀结构降低加热时间继而降低能耗;

3)查看不同路面通过车轮、车架、座椅传递的振动是否会让人产生不舒服的感觉,通过怎样的改善我们可以降低不舒服感觉;

4)喷雾器在相同的外界条件下哪种喷嘴结构能够产生更好的雾化效果;

5)其他。

通过有限元仿真分析我们可以对以上的问题进行分析,根绝结果进行进一步的优化,能够有效的降低成本,调高工作效率。

二、问题分析,确认分析类型

针对我们要解决的问题,我们将问题进行分类,确认好分析类型。针对上面的四个问题我们将他们分别归类为:静态应力应变分析、热电耦合分析、动力学振动分析(模态分析、频响分析等)、CFD气液二相分析。

不同的问题针对不同的类型,本文在此不再赘述。

三、建立合理的几何模型

有限元仿真分析软件不是“无所不能的”,模型越复杂分析过程中就越会出现结果不收敛、分析过程耗时等问题。这时候就需要我们人对分析对象进行简化建模。主要包括尽量选取关心部件剔除非必要部件、简化分析部件几何模型(消除非必要锐角、补齐非必要孔、对称截取等)、根据问题及分析进行降级处理(三维降二维、弹性体变为刚体等)。

四、确认材料属性

一般通过通过资料查阅、实验测试得到我们想要的材料属性。

五、划分合理网格

根据分析目的,建立合理网格,例如对关心部位或接触部位进行网格细化、对应力容易集中的区域进行网格细化、选取合理网格类型等。在前面文章《ABAQUS基本模块介绍(1)——Mesh Module》中介绍了网格模块的使用和网格划分的技巧。

六、确认边界条件、相互作用

根据实际情况,用户确认和简化边界条件、选择合理的相互作用(约束、接触),此部分用户需要有足够的重视,不当的边界条件和相互作用很容易引起计算的不收敛。

七、处理分析结果

在仿真计算完成后,通过后处理进行结果处理,获取我们关系的物理量,并通过我们的专业知识进行结果的理解和分析,确认结果是否准确,并与实验进行对比,根据对比结果,有时候我们需要进行模型的修正。对结果的准确分析才能够给我们提供指导实践的结论。

八、优化设计

在获取结果进行分析后,一些设计的缺陷便清晰而又量化地展现在了我们面前,我们可以根据结果依靠准确的建模进行一些设计优化。

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