Élément fini (FE) le logiciel est généralement utilisé pour modéliser et analyser le comportement d'une structure. Lors de l'utilisation du logiciel FE, la solution obtenue est une approximation pour de nombreuses raisons. Dans cet article, Je vais vous guider à travers les sources d'erreur dans un modèle structurel d'éléments finis, vous montrant ce qu'il faut rechercher lors de la validation et de la vérification de votre modèle. Si vous ne saviez pas déjà, la plupart des logiciels que nous fournissons à SkyCiv sont basés sur la méthode des éléments finis (CINQ), donc cet article est pertinent lorsqu'il s'agit de logiciels FE comme SkyCiv.
Sources d'erreur lors de l'utilisation d'un logiciel d'éléments finis
Dans la liste ci-dessous, J'ai résumé les principales erreurs qui peuvent survenir lors de la modélisation de structures avec un logiciel EF. Certains d'entre eux peuvent être contrôlés par l'utilisateur alors que d'autres ne peuvent souvent pas être aidés.
- Erreurs numériques: L'analyse est effectuée sur des ordinateurs, qui ne peut représenter que des nombres réels avec une précision finie. C'est à dire, il existe de nombreuses erreurs d'arrondi et de troncature associées au processus numérique.
- Mauvais choix de modèle mathématique: Que se passe-t-il si le système physique que vous essayez de modéliser ou de simuler ne respecte pas les hypothèses de votre modèle ?? Peut-être que le modèle comporte trop de simplifications qui en font une mauvaise représentation du système réel.
- Erreurs de discrétisation: Le logiciel FE fonctionne en discrétisant des équations et des formules mathématiques continues. Bien sûr, un modèle discret ne peut pas parfaitement mapper un modèle continu, rendre les erreurs inévitables. Avec un peu de chance, nous constatons qu'ils sont insignifiants.
- Faiblesses et limites inhérentes: Le manque d'expérience dans l'utilisation du logiciel FE signifie que certains ingénieurs ne sont pas conscients des limites ou des lacunes de ce type de logiciel. Par exemple, la modélisation d'un élément avec des sections extrêmement grandes ou de très petites longueurs peut se produire autour des connexions ou après l'importation de modèles à partir de la CAO. Par contre, ces types d'éléments peuvent entraîner un mauvais conditionnement du processus EF et produire des résultats erronés.
- Erreur humaine avec entrées: C'est probablement la source d'erreur la plus courante ou la plus évidente. L'ingénieur ou l'utilisateur a saisi ses entrées de manière incorrecte et cela entraîne une erreur. Par exemple, les positions nodales ont été incorrectement saisies dans millimètres quand le logiciel attendait mètres. Il en résulte une structure ÉNORME, alors que les sections sont encore minuscules car elles ont été correctement saisies dans millimètres.
- Erreur humaine avec modélisation: Les utilisateurs inexpérimentés peuvent avoir du mal à modéliser correctement une structure. Cela peut provoquer des erreurs que l'utilisateur ne comprend pas ou même ne reconnaît pas (angoissant!). Par exemple, ils peuvent ne pas se rendre compte que des éléments adjacents doivent partager un nœud commun afin d'être connectés les uns aux autres. Si vous ne le faites pas, vous obtiendrez un modèle mal contraint. Vous pouvez en voir un exemple dans le modèle ci-dessous. Un membre s'étend sur le dessus de toute la structure et l'ingénieur a oublié de connecter les colonnes en divisant le membre supérieur en plusieurs membres continus. Heureusement, des logiciels comme SkyCiv Structural 3D a un intégré "Réparation de modèle" une fonction.
Figure 1: L'ingénieur n'a pas connecté correctement les poteaux à la poutre supérieure.
Comment puis-je minimiser ces erreurs?
Il est recommandé de vérifier soigneusement votre modèle avant et après la résolution. Au minimum absolu, vous devez effectuer les tâches suivantes lors de l'utilisation du logiciel FE:
- Vérifiez toujours votre entrée et assurez-vous que le logiciel fonctionne sur les valeurs que vous avez prévues. Vous seriez étonné du nombre de fois qu'un utilisateur contacte notre équipe d'assistance en pensant qu'il y a un bogue avec le logiciel, seulement pour se rendre compte qu'ils ont entré des unités ou des données incorrectes.
- Effectuez toujours des calculs manuels approximatifs pour vérifier si les résultats se situent dans la plage que vous attendez (souvent appelé "stade de baseball" Les figures).
- Inspectez toujours la forme déformée de la structure. Si la forme ne correspond pas à ce que votre intuition attend, vous avez peut-être configuré les charges ou les supports de manière incorrecte.
- Si vos résultats finissent par être de petits nombres, vérifier la précision des nombres sur le logiciel. Modifiez la méthode de précision de sortie numérique en "Exponentiel" notation par exemple afin que vous puissiez comprendre l'échelle de la sortie. Aussi, si vos nombres sont très grands, vous avez probablement mal configuré le modèle ou votre structure est mal conçue.
J'espère que cet article a aidé à comprendre les types de problèmes et d'erreurs qui peuvent survenir lors de l'utilisation d'un logiciel d'éléments finis. Si vous avez des doutes avec votre modélisation, notre équipe d'assistance peut vous aider. Lorsque vous utilisez le logiciel SkyCiv, n'ayez pas peur de contacter le support pour tout problème de modélisation.
CTO et co-fondateur de SkyCiv
BEng mécanique (Hons1), BCom
La présentation de cet article est bien pensée. Il couvre les bases des erreurs dans la modélisation par éléments finis du point de vue des utilisateurs. Je voudrais mentionner que les mathématiques que vous devriez utiliser seraient les équations aux dérivées partielles et les mathématiques matricielles. Le problème est bien sûr de déterminer la partie intégrale ou différentielle des équations est comme vous l'avez dit une approximation numérique. En tant que programmeur de logiciels, vous auriez besoin d'entrer dans une boucle qui mettrait les itérations nécessaires pour obtenir une bonne valeur d'approximation. C'est la partie la plus difficile dont tu es responsable. Au début de GT strudl et Staad, ils avaient des problèmes avec le nombre d'itérations nécessaires pour obtenir cette valeur approximative, il a donc toujours été recommandé d'établir d'abord une valeur calculée à la main qui serait le début de la valeur approximative du logiciel. Dans le design, dans la plupart des cas, il est écrit dans le langage, nous devons commencer avec une taille et une forme raisonnables pour que les valeurs d'itération convergent vers la valeur correcte. Risa saisit toujours sans erreur lorsque cette valeur d'itération ne converge pas. J'espère que vous avez mis un message d'erreur similaire à STAAD qui vous indique que les itérations ne convergent pas.