有限元分析软件有很多种,主流的有Ansys、Abqus、MSC.Nastran等。对于主流的有限元分析软件,其有限元计算的功能比较强大,但是零件建模的功能就弱多了,在这些软件中用于分析的零件一般都由外部导入。随着设计仿真一体化的发展,常规的建模软件比如solidworks、Creo、UG等等逐步引入了有限元计算模块,于是很多人就有了一个问题solidworks simulation有限元计算的结果准确吗?

下面,猫亮设计就给大家解释一下这个问题。

我们怎么看待有限元计算的结果

需要说明的是有限元计算并不能算出正确的结果,相信很多朋友看到都懵了。

有限元计算的结果只能接近正确的结果,在边界条件(载荷、约束)不变的情况下,随着网格密度的增加,有限元计算的精度会不断提高,计算的速度也会不断下降。当我们一直增加网格密度,直到计算的结果前后变化不大的时候,我们就认为我们得到了最接近的结果了,我们不必继续计算下去了,这时候计算产生的误差我们是可以接受的,结果是可信的。

solidworks simulation有限元计算的结果准确吗?

solidworks simulation有限元计算结果是否可信

对于主流的有限元计算软件来说,由于软件的知名度,在长期的应用中已经得到了公认,不管你懂不懂有限元,都会认为通过这些软件计算出来的结果是可信的。

而事实上做仿真分析的工程师水平参差不齐,同样的软件,不同的工程师得到的结果不尽相同,这属于人的因素。

目前有限元技术已经发展成熟,solidworks simulation有限元计算的求解器和主流的有限元分析软件是相同的。

主流的有限元分析软件在使用的时候设置的选项非常多,比如材料的本构曲线的输入、材料本构模型的选择、用于分析的单元选择(几十种)、力的加载、网格划分方式、节点的选择、求解器的设置等等,正因为设置的精细化,主流的有限元分析软件可以在各个行业中应用,但是带来的问题就是新手掌握起来需要花费不少时间。

solidworks simulation主要应用于工程领域,针对工程领域solidworks做了相应的简化,降低了有限元分析的使用门槛,我们只需要掌握基础的知识就可以快速的完成零件强度、频率、流场等等的分析计算,然后通过计算结果完成零件模型的迭代升级,这就是设计仿真一体化的优势所在。

如何得到可信的有限元计算结果

做为计算软件,只有正确的输入才能得到可信的结果。正确的输入主要有以下几个方面:

模型的准确性

用于有限元分析的模型在绘制的时候要保证模型和实物相符,在绘制模型的过程中要避免在做图步骤中产生做图错误以及破面、褶皱等等。对于一些现实情况中不存在的几何尖角也需要进行处理,主要原因是几何尖角不利于网格的划分。

材料参数的准确性

材料参数做为有限元计算的条件之一,错误的材料参数将无法得到可信的结果。

边界条件的准确性

有限元计算的边界条件指加载在模型上的载荷、连接、约束条件。

载荷可以添加均布载荷、点载荷、轴承载荷等等,在添加载荷时不能凭借我们的经验,有时候我们认为正确的经验在弹性力学中往往是错误的。载荷属于物体之间相互的作用力,并不是凭空产生的,如果我们不能确定物体之间相互的作用力能否使用载荷直接添加,那么我们只能对整体结构进行分析。只有在大量的计算、结果比对、分析后,才能很好的掌握准确的载荷加载。

solidworks中的连接用于多实体零件或装配体的有限元分析,主要有三种:接触、结合、自由。接触允许面和面之间分离、结合,但不允许穿透;结合不允许面和面之间发生相对运动,常用于多实体零件或焊接零件的分析;自由模式不考虑面和面之间的相互关系,但不允许面和面之间穿透,主要是为了提高计算速度,一旦在计算过程中存在穿透现象,计算终止。

约束条件的添加也需要符合实际情况,在有限元计算中,约束都被视为刚性的,由于约束位置不会产生位移,在数学计算中会造成应力无限大,所以在约束的位置很容易产生应力奇异。另外,不正确的约束会限制模型的变形,造成错误的结果。

网格划分的合理性

在有限元计算中,我们只关心应力值最大的地方,对于我们关心的区域,我们需要通过网格的加密及迭代计算来得到一个可信的结果。

计算结果的正确评价

计算结果的评价在有限元计算中属于后处理,根据材料特性(材料的失效准则判断)和分析对象的具体情况(安全系数要求、变形允许范围等等),需要具体分析,用计算结果对结构进行一个合理的解释。

以上是猫亮设计对solidworks simulation有限元计算中如何得出可信结果的具体方法的总结,也是在有限元计算中我们需要掌握的有限元分析的思想,有限元分析的软件操作过程很简单,但是我们要掌握整个分析过程就需要继续多多努力了。