Заключительный элемент (FE) программное обеспечение обычно используется для моделирования и анализа поведения конструкции. При использовании программного обеспечения FE, полученное решение является приблизительным по многим причинам. В этой статье, Я расскажу вам об источниках ошибок в структурной модели конечных элементов., показывая вам, на что обращать внимание при проверке и проверке вашей модели. Если вы еще не знали, большая часть программного обеспечения, которое мы предоставляем в SkyCiv, основана на методе конечных элементов. (ПЯТЬ), поэтому эта статья актуальна при работе с программным обеспечением FE, таким как SkyCiv..
Источники ошибок при использовании программного обеспечения конечных элементов
В списке ниже, Я суммировал основные ошибки, которые могут возникнуть при моделировании конструкций с помощью программного обеспечения КЭ.. Некоторыми из них может управлять пользователь, в то время как другим часто нельзя помочь..
- Числовые ошибки: Анализ выполняется на компьютерах, который может представлять действительные числа только с конечной точностью. таким образом, существует много ошибок округления и усечения, связанных с числовым процессом.
- Плохой выбор математической модели: Что, если физическая система, которую вы пытаетесь смоделировать или симулировать, не соответствует предположениям вашей модели?? Возможно, в модели слишком много упрощений, из-за которых она плохо отражает реальную систему..
- Ошибки дискретизации: Программное обеспечение FE работает путем дискретизации непрерывных математических уравнений и формул.. Конечно, дискретная модель не может идеально отображать непрерывную модель, делать ошибки неизбежными. С надеждой, мы находим, что они незначительны.
- Врожденные слабости и ограничения: Отсутствие опыта использования программного обеспечения FE означает, что некоторые инженеры не знают об ограничениях или недостатках этого типа программного обеспечения.. Например, моделирование стержня с очень большими сечениями или очень малыми длинами может происходить вокруг соединений или после импорта моделей из САПР. тем не мение, эти типы элементов могут привести к тому, что процесс FE станет плохо обусловленным и даст ошибочные результаты..
- Человеческая ошибка при вводе данных: Это, вероятно, самый распространенный или очевидный источник ошибок.. Инженер или пользователь неправильно ввели свои данные, что приводит к ошибке. Например, позиции узлов были неправильно введены в миллиметры когда программное обеспечение ожидало метров. Это приводит к ОГРОМНОЙ структуре, а разделы еще малюсенькие потому что правильно ввели в миллиметры.
- Человеческая ошибка при моделировании: У неопытных пользователей могут возникнуть проблемы с правильным моделированием конструкции.. Это может привести к ошибкам, которые пользователь не понимает или даже не распознает. (страшный!). Например, они могут не осознавать, что соседние элементы должны иметь общий узел, чтобы быть связанными друг с другом.. Невыполнение этого требования приведет к плохо ограниченной модели.. Вы можете увидеть пример этого в модели, показанной ниже.. Один элемент охватывает верхнюю часть всей конструкции, и инженер забыл соединить колонны, разделив верхний элемент на несколько непрерывных элементов.. К счастью, программное обеспечение, такое как SkyCiv Structural 3D имеет встроенный "Ремонт модели" функция.
фигура 1: Инженер неправильно соединил колонны с верхним стержнем балки.
Как я могу свести к минимуму эти ошибки?
Хорошей практикой является тщательная проверка модели как до, так и после решения.. В абсолютный минимум, вы должны выполнять следующие задачи при использовании программного обеспечения FE:
- Всегда проверяйте введенные вами данные и убедитесь, что программное обеспечение работает со значениями, которые вы намеревались. Вы будете удивлены, сколько раз пользователь связывался с нашей службой поддержки, думая, что в программном обеспечении есть ошибка., только чтобы понять, что они ввели неверные единицы измерения или данные.
- Всегда выполняйте приблизительные расчеты вручную, чтобы проверить, находятся ли результаты в ожидаемом диапазоне. (часто называют "бейсбольный стадион" цифры).
- Всегда проверяйте деформированную форму конструкции. Если форма не соответствует вашей интуиции, возможно, вы неправильно настроили нагрузки или опоры..
- Если ваши результаты в конечном итоге будут небольшими числами, проверьте точность числа в программе. Измените метод точности вывода чисел на "экспоненциальный" нотация, например, чтобы вы могли понять масштаб вывода. альтернативно, если ваши числа очень большие, вы, вероятно, неправильно настроили модель или ваша структура плохо спроектирована.
Я надеюсь, что эта статья помогла понять типы проблем и ошибок, которые могут возникнуть при использовании программного обеспечения конечных элементов.. Если у вас есть какие-либо сомнения в моделировании, наша служба поддержки может помочь вам. Когда вы используете программное обеспечение SkyCiv, не бойтесь обращаться в службу поддержки по любым вопросам моделирования.
Технический директор и Соучредитель SkyCiv
BEng Механический (Hons1), BCom
Презентация этой статьи хорошо продумана. Он охватывает основы ошибок в моделировании методом конечных элементов с точки зрения пользователя.. Я хотел бы упомянуть, что математика, которую вы должны использовать, это уравнения в частных производных и матричная математика.. Проблема, конечно, заключается в том, чтобы определить интегральную или дифференциальную часть уравнений, как вы указали, численное приближение. Вы, как программист, должны будете войти в цикл, который будет выполнять итерации, необходимые для получения хорошего значения аппроксимации.. Это сложная часть, за которую вы несете ответственность. В первые дни GT strudl и Staad у них действительно были проблемы с количеством итераций, необходимых для получения этого приблизительного значения., таким образом, всегда рекомендуется сначала установить значение, рассчитанное вручную, которое будет началом приблизительного значения программного обеспечения.. В дизайне, в большинстве случаев это написано на языке, мы должны начать с разумного размера и формы, чтобы значения итерации сходились к правильному значению.. Risa по-прежнему захватывает без ошибки, когда это значение итерации не сходится. Я надеюсь, что вы поместите сообщение об ошибке, похожее на STAAD, которое говорит вам, что итерации не сходятся..