到目前为止,已经分配了材料属性,施加了载荷和边界条件,建立了完整的数学模型,这一模型将使用有限元分析法来求解。
数学模型必须离散化成有限元模型。在创建有限元模型之前,需要熟悉下列术语:
● 几何模型准备。
● 材料属性。
● 定义外部载荷。
● 定义夹具。
图1-27 符号设定
图1-28 设定符号的全局定义(www.xing528.com)
1.几何模型准备 几何模型准备是一个规范的过程,极少有不确定性。用于分析的简化,几何模型可以真实地展示并和原始的CAD模型进行比较。
2.材料属性 材料属性通常从材料库中选择,它并不考虑缺陷和表面条件等因素。比起几何模型的创建,它有更多的不确定性。
3.定义外部载荷 尽管只需少量的菜单选择就能完成外部载荷的定义,但它包含了丰富的背景知识和假设。因为在现实中,只能大概知道载荷的大小、分布和时间依赖关系,必须在有限元分析中通过简化的假设作出近似的估计。因此,定义载荷时会产生较大的理想化误差。但是,我们仍将载荷用数值表达出来,以便于相关的有限元分析。
4.定义夹具 定义夹具是一个容易产生较大误差的地方。通常的误差来自于过约束模型,其后果是结构过于刚硬并低估了实际变形量和应力值。在定义几何模型、材料、载荷和夹具过程中的误差来源及相对水平如图1-29所示。
5.理想化和假设 由图1-29可知,几何模型是最易于确定的,而边界条件是最难确定的,即每一步的难度与所花费的时间没有什么关系,条形图所显示的信息似乎是违背直觉的。事实上,为有限元分析创建几何模型花费数个小时,而定义材料、施加载荷和边界条件只需轻点几下鼠标。
图1-29 误差来源及相对水平
在所有的例子中,我们假设材料属性、载荷和支撑是已知和确定的,并且它们是关于真实情况的合理的理想化模型。但是必须着重指出的是,用户必须确保其在有限元分析中所创建的数学模型采用了合理的理想化假设。如果模型是基于错误的假设而建立起来的,那么即使是最好的自动网格划分和最快速的求解器也于事无补!
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