Panoramica
Elemento finito (FE) il software viene in genere utilizzato per la modellazione e l'analisi del comportamento di una struttura. Quando si utilizza il software FE, la soluzione ottenuta è approssimativa per molte ragioni. In questo articolo, Ti guiderò attraverso le fonti di errore in un modello strutturale agli elementi finiti, mostrandoti a cosa prestare attenzione durante la convalida e la verifica del tuo modello. If you didn't know already, la maggior parte del software che forniamo a SkyCiv si basa sul metodo degli elementi finiti (CINQUE), quindi questo articolo è rilevante quando si tratta di software FE come SkyCiv.
Fonti di errore quando si utilizza il software agli elementi finiti
Nell'elenco sottostante, I've summarized the main errors that can arise when modeling structures with FE software. Alcuni di questi possono essere controllabili dall'utente mentre altri spesso non possono essere aiutati.
- Errori numerici: L'analisi viene eseguita su computer, che può rappresentare solo numeri reali con precisione finita. così, ci sono molti errori di arrotondamento e troncamento associati al processo numerico.
- Scarsa scelta del modello matematico: What if the physical system that you're trying to model or simulate doesn't abide by the assumptions of your model? Forse il modello ha troppe semplificazioni che lo rendono scarsamente rappresentativo del sistema reale.
- Errori di discretizzazione: Il software FE funziona discretizzando equazioni e formule matematiche continue. Ovviamente, un modello discreto non può mappare perfettamente un modello continuo, fare errori inevitabili. Fiduciosamente, troviamo che sono insignificanti.
- Debolezze e limiti intrinseci: Lack of experience using FE software means that some engineers aren't aware of the limitations or shortcomings of this type of software. Per esempio, la modellazione di un'asta con sezioni estremamente grandi o lunghezze molto ridotte potrebbe verificarsi attorno alle connessioni o dopo l'importazione di modelli da CAD. Tuttavia, questi tipi di membri possono causare il malcondizionamento del processo FE e produrre risultati errati.
- Errore umano con input: Questa è probabilmente la fonte di errore più comune o ovvia. The engineer or user has entered their inputs incorrectly and it's leading to an error. Ad esempio, le posizioni nodali sono state inserite in modo errato millimetri quando il software si aspettava metri. Ciò si traduce in una struttura ENORME, mentre le sezioni sono ancora minuscole perché correttamente inserite millimetri.
- Errore umano con la modellazione: Gli utenti inesperti potrebbero avere problemi a modellare correttamente una struttura. Ciò potrebbe causare errori che l'utente non comprende o addirittura non riconosce (allarmante!). Per esempio, potrebbero non rendersi conto che gli elementi adiacenti devono condividere un nodo comune per essere collegati tra loro. In caso contrario, risulterà in un modello scarsamente vincolato. Puoi vedere un esempio di questo nel modello mostrato di seguito. Un membro copre la parte superiore dell'intera struttura e l'ingegnere ha dimenticato di collegare le colonne dividendo l'elemento superiore in più membri continui. Per fortuna software come SkyCiv Structural 3D ha un built-in "Riparazione del modello" funzione.
figura 1: L'ingegnere non ha collegato correttamente le colonne all'asta superiore della trave.
Come posso ridurre al minimo questi errori?
È buona norma controllare a fondo il modello sia prima che dopo la risoluzione. Al minimo assoluto, dovresti eseguire le seguenti attività quando usi il software FE:
- Controlla sempre il tuo input e assicurati che il software funzioni sui valori che intendevi. Sareste sorpresi di quante volte un utente contatta il nostro team di supporto pensando che ci sia un bug con il software, solo per rendersi conto di aver inserito unità o dati errati.
- Always perform rough hand calculations to check if the results are within the range you're expecting (spesso indicato come "campo da baseball" figure).
- Ispezionare sempre la forma deformata della struttura. If the shape isn't what your intuition expects then you may have set up the loads or supports incorrectly.
- Se i tuoi risultati finiscono per essere numeri piccoli, controllare la precisione del numero sul software. Modificare il metodo di precisione dell'output del numero in "esponenziale" notazione, ad esempio, in modo da poter comprendere la scala dell'output. In alternativa, se i tuoi numeri sono molto grandi, you've probably set up the model incorrectly or your structure is poorly designed.
Spero che questo articolo abbia aiutato a comprendere i tipi di problemi ed errori che possono sorgere quando si utilizza il software agli elementi finiti. Se hai dei dubbi sulla tua modellazione, il nostro team di supporto può aiutarti. When you're using SkyCiv Software, don't be afraid to contact support for any modeling concerns.
CTO e co-fondatore di SkyCiv
BEng Mechanical (Hons1), BCom
