◈ 三種常見有限元分析建模方法 |
要對實物進(jìn)行有限元分析,需要先建立有限元模型,對實物物理狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確描繪和再現(xiàn),才能進(jìn)行有效計算。所謂模型,指的是數(shù)學(xué)模型,不僅包括描述空間體的節(jié)點和單元,也包括系統(tǒng)連接的生成過程,更包括呈現(xiàn)其物理狀態(tài)的材料屬性、實常數(shù)和邊界條件。下面我們以Ansys為例,介紹三種常用的有限元分析建模方法。根據(jù)三種建模對象的情況,我們可以分別選用三種建模方法:
1.直接生成有限元模型
如果是小型且簡單的幾何形體,而且不需要進(jìn)行優(yōu)化,可以在Ansys上直接生成有限元模型。在建模過程中,利用有限元程序直接定義節(jié)點和單元,并且對每個節(jié)點和單元按順序進(jìn)行嚴(yán)格的編號,單元在節(jié)點全部生成后進(jìn)行定義,正因為如此,后期如果需要對網(wǎng)格進(jìn)行改動會非常不便,因此只適用于非常小型且不需要改動的計算。
2.先實體建模,然后生成有限元模型
如果是較為復(fù)雜和較大型的三維實體,比較好的方法是先建立實體模型,然后在實體模型的基礎(chǔ)上劃分網(wǎng)格,生成有限元模型。
生成實體模型時,需要考慮到便于之后的網(wǎng)格劃分。建模時先利用點、線、面生成一個三維模型,然后建立單元屬性,劃分網(wǎng)格。建模中可以通過拖拉、旋轉(zhuǎn)、復(fù)制、移動等對模型進(jìn)行操作,生成的模型可以在局部和細(xì)節(jié)上進(jìn)行修改、調(diào)整、細(xì)化等。
使用這種方法需要一定的經(jīng)驗積累,才能使實體模型與有限元模型之間的轉(zhuǎn)化干凈利落利于計算。
3.先在CAD系統(tǒng)中建幾何模型,然后導(dǎo)入Ansys系統(tǒng) 如果是設(shè)計工程師與有限元分析工程師之間,或者生成對象是非常復(fù)雜而且不規(guī)則的線、面、體,通常會現(xiàn)在CAD系統(tǒng)中建立一個實體模型,然后通過接口導(dǎo)入Ansys系統(tǒng),然后進(jìn)行網(wǎng)格劃分生成有限元模型,這種方法把集合建模和有限元建模分開在兩個系統(tǒng)中進(jìn)行,使有限元建模相對獨立,好處是可以比較自由地處理模型,弊端是并不是所有的CAD系統(tǒng)和所有的有限元分析系統(tǒng)都能有效銜接,所以在建立實體模型之前要先考慮使用哪個有限元分析軟件,平臺支持不支持你所使用的CAD模型的導(dǎo)入。
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