仿真分析誤差來源清單

2017-08-06 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

1、建模錯(cuò)誤:它是指一個(gè)物理系統(tǒng)的區(qū)別及其數(shù)學(xué)模型。它應(yīng)該保持在一個(gè)可接受的程度。否則,需要修正的數(shù)學(xué)模型。通常,簡化了數(shù)學(xué)模型。在模型中,例如,可能小洞和其他幾何結(jié)構(gòu)中的違規(guī)行為被忽視;載荷簡化;邊界條件理想化,治療一個(gè)組件作為剛性較大的剛度。通常一個(gè)二維問題研究,忽視其三維特征;執(zhí)行靜態(tài)分析,忽略了動(dòng)態(tài)特性。

2、離散化誤差:自由度的數(shù)學(xué)模型有無數(shù),但有限的自由度用于有限元分析。有限元的解決方案是影響模型中元素的個(gè)數(shù),每個(gè)節(jié)點(diǎn)的自由度,數(shù)值積分規(guī)則,等。實(shí)際上,這種錯(cuò)誤已經(jīng)在第一部分的最后一章討論。

3、截?cái)嗾`差和舍入誤差:它指損失的信息由于截?cái)嗷蛏崛氲臄?shù)字來適應(yīng)一個(gè)有限的計(jì)算機(jī)字長。

4、累積誤差:這種錯(cuò)誤出現(xiàn)在全球方程解決多次非線性或動(dòng)態(tài)問題。術(shù)語數(shù)值誤差的綜合結(jié)果截?cái)嗷蛏崛胝`差和累積誤差。

5、有限元的誤差比較重要的例如:
1)有限元的形函數(shù)不能包括所有的變形方式,比如線性單元,通常剛度偏大,尤其是三角形單元,這也是題中所謂的位移下限性的來源。
2)單元形狀不良,造成單元的變換矩陣接近奇異,帶入數(shù)值計(jì)算誤差。
當(dāng)然有限元的位移并不是總是下限性,與本構(gòu)方程和計(jì)算項(xiàng)目有關(guān)系。

6、有限元計(jì)算:曲軸承受的彎矩對(duì)軸頸油孔處的應(yīng)力集中影響比較好的計(jì)算結(jié)果,誤差可以保證在10%以內(nèi)。

7、整體來說,有限元數(shù)值方法的會(huì)比那些用經(jīng)驗(yàn)公式或者近似理論公式計(jì)算出來的更加準(zhǔn)確。

但是在有限元大方法下,很多細(xì)節(jié)不一樣,求解出的結(jié)果都是不一樣的。

比如你選用的刻畫邊坡巖土的材料強(qiáng)度剛度模型不同,結(jié)果就不一樣。同樣的材料模型,材料參數(shù)不同,結(jié)果也不一樣。這里面包含了材料模型的誤差和材料參數(shù)的誤差兩個(gè)部分。這兩個(gè)因素就足以使得有限元分析與真實(shí)情況誤差在百分之幾十了。

此外摩擦模型也是很重要的,摩擦模型本身的誤差和摩擦系數(shù)的誤差同樣會(huì)使你的分析結(jié)果誤差百分之幾十。

材料失效又是一個(gè)現(xiàn)在還沒有完全解決的力學(xué)問題,到底怎么刻畫材料的失效狀態(tài)和失效條件,各家有各家的說法。不同的材料不同的環(huán)境條件都不一樣。所以失效模型和失效參數(shù)的誤差也是一個(gè)很要緊的因素。

綜合看來,有限元數(shù)值方法,考慮到的問題細(xì)節(jié)總是比近似理論推導(dǎo)考慮到的問題細(xì)節(jié)多的,更接近真實(shí)情況。但是目前的分析手段受到材料和摩擦兩大難點(diǎn)限制,都不可能非常接近真實(shí)情況。如果你的方法對(duì)一系列的問題,都能做出百分之幾十以內(nèi)的誤差,那就很不錯(cuò)了。我想就算你找個(gè)院士來,也沒法硬性的回答你到底那個(gè)方法就是最權(quán)威的,本來就是不同方法可能更適用不同問題。

真正工程應(yīng)用往往都會(huì)考慮計(jì)算模型的誤差,所以算出的結(jié)果總會(huì)乘以一些保守系數(shù)來用的。就好比你算出的極限強(qiáng)度可能是200MPa,到工程上,可能直接乘以0.5,按照100MPa許用強(qiáng)度來設(shè)計(jì),以保證安全。

8、在以位移模式作為基本未知量的位移有限元解中,為什么應(yīng)力解的精度要比位移解的低的原因是:因?yàn)閼?yīng)力的求解,要把位移結(jié)果做一下微分,得到應(yīng)變,再乘以剛度矩陣得到應(yīng)力。所以,這個(gè)微分的過程,就導(dǎo)致應(yīng)力的精度比位移精度要低一些。

9、如果一個(gè)實(shí)物模型與有限元模型相似,受力后測量出的位移、應(yīng)力與有限元計(jì)算結(jié)果是否相同(忽略誤差)?答案是不同,因?yàn)橛邢拊皇墙平夥?只考慮實(shí)際狀態(tài)中的主要因素,所以即使拋開計(jì)算誤差,也不可能可實(shí)物模型完全相同。

10、有限元分析時(shí),一定要要去除筋板那些部分嗎?答案是錯(cuò)誤的,有去除筋板結(jié)構(gòu)的時(shí)候,通常是兩種情況:一是筋板對(duì)結(jié)構(gòu)變形或應(yīng)力等需要結(jié)果影響不大,這時(shí)候可以合理地去除而對(duì)結(jié)構(gòu)沒有多大影響;二是分析人員沒能夠考慮到這些筋板的作用而作的不得已的簡化,當(dāng)然此時(shí)計(jì)算結(jié)果可能有一定或較大的誤差。

11、網(wǎng)格細(xì)分的時(shí)候?yàn)槭裁床荒艹霈F(xiàn)過大的細(xì)長比?過大的細(xì)長比會(huì)引起什么問題?

答:細(xì)長比過大會(huì)造成較大誤差,如果單元的細(xì)長比過大,在構(gòu)建方程的時(shí)候剛度矩陣會(huì)變的復(fù)雜,計(jì)算量變大,計(jì)算機(jī)計(jì)算是有精度設(shè)置的,到小數(shù)點(diǎn)后多少位就要四舍五入,如果計(jì)算的次數(shù)多,四舍五入的次數(shù)也曾多,精度自然就下降了。

12、用ansys進(jìn)行熱仿真的時(shí)候,出現(xiàn)某個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度值超過極限是什么原因?

答:如果只超過一點(diǎn)點(diǎn)的話,是因?yàn)橛邢拊獢?shù)值計(jì)算的離散誤差造成的,就比如你對(duì)于一根桿兩端各加方向相反的大小相同的力,理論上合力應(yīng)該為零,實(shí)際上不可能為零,道理是一樣的,都是因?yàn)橛邢拊碾x散誤差造成的。

13、ansys接觸分析時(shí)如何減小滲透,剛度因子已經(jīng)到1了怎么還是有滲透?

答:滲透最大值只要小于接觸變形的10%就可以了。機(jī)械的計(jì)算結(jié)果和有限元計(jì)算結(jié)果誤差5%左右。

14、優(yōu)化網(wǎng)格工具為什么點(diǎn)一下會(huì)有很多的網(wǎng)格?

仿真分析誤差來源清單ansys仿真分析圖片1

直接網(wǎng)格化就OK了。

ANSYS或者Solidworks 都是可以實(shí)現(xiàn)的。

在數(shù)學(xué)中,有限元法(FEM,Finite Element Method)是一種為求解偏微分方程邊值問題近似解的數(shù)值技術(shù)。求解時(shí)對(duì)整個(gè)問題區(qū)域進(jìn)行分解,每個(gè)子區(qū)域都成為簡單的部分,這種簡單部分就稱作有限元。它通過變分方法,使得誤差函數(shù)達(dá)到最小值并產(chǎn)生穩(wěn)定解。類比于連接多段微小直線逼近圓的思想,有限元法包含了一切可能的方法,這些方法將許多被稱為有限元的小區(qū)域上的簡單方程聯(lián)系起來,并用其去估計(jì)更大區(qū)域上的復(fù)雜方程。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成,對(duì)每一單元假定一個(gè)合適的(較簡單的)近似解,然后推導(dǎo)求解這個(gè)域總的滿足條件(如結(jié)構(gòu)的平衡條件),從而得到問題的解。這個(gè)解不是準(zhǔn)確解,而是近似解,因?yàn)閷?shí)際問題被較簡單的問題所代替。由于大多數(shù)實(shí)際問題難以得到準(zhǔn)確解,而有限元不僅計(jì)算精度高,而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀,因而成為行之有效的工程分析手段。

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